大南湖一矿综放工作面端头充填堵漏风技术研究

发布时间：2020-10-17 06:56

　　 采空区漏风是导致矿井火灾的重要原因之一。综放开采一方面由于顶煤放出率受到多方面的限制,采空区遗煤量较大;另一方面,综放工作面端头一般少放煤甚至不放煤,导致顶板垮落不充分,开放空间大。因此,综放工作面端头容易形成漏风通道,存在采空区遗煤自然发火的潜在风险。本文综合采用理论分析、实验室实验、数值模拟和现场试验等方法,以大南湖一矿为工程背景,开展了综放工作面端头充填堵漏风技术方面的研究,主要研究成果如下:(1)分析了综放工作面端头漏风机理。结合工作面通风参数现场测定,采用FLUENT数值模拟软件分析了综放工作面采空区风流场特征,证实了工作面端头是采空区漏风的主要通道之一,也是造成采空区气体向工作面逸散的主要出口之一。风流在进风巷与工作面的直角转弯处风速急剧减小,进而形成一个压力相对较低的区域,造成在压差作用下工作面与采空区中一氧化碳、瓦斯等气体向隅角聚集的现象。端头充填后,漏风情况得到改善并有效防止了采空区内气体向工作面的聚集。(2)开展了泡沫粉煤灰端头充填材料的配比实验研究。通过单因素分析实验和正交试验,研究了泡沫粉煤灰充填材料各组分对充填材料力学性能的影响,得到如下结论:泡沫的掺入极大的减小了充填材料的单轴抗压强度,充填材料掺入泡沫后具有较高的残余强度及很强的延展性;随着水泥掺量的增加,充填材料的峰值强度不断增大,水泥性质主导了充填材料的力学性能,充填材料试样的7天、28天峰值强度变化不大,破坏后表现出较高的残余强度及很强的延展性。基于现场堵漏风对材料性能的需求,选择了合适的粉煤灰充填材料配比。(3)设计了综放工作面端头充填系统。结合综放工作面端头充填的工程特点,设计了包括物料存储和混合、风管发泡以及管路输运的井下移动式充填系统及充填准备硐室内的设备布置;结合泡沫粉煤灰充填材料的工作性能,设计了工作面端头气囊式充填模板及施工工艺。(4)制定了大南湖一矿1305综放面端头充填堵漏风方案。结合1305综放工作面端头的充填需求,设计了井下充填系统的布设位置及工作面端头气囊式充填施工方法,确定了充填料浆的工作流速及充填管路直径以及充填参数,对相关充填设备进行配套选型。设计了工作面气体浓度监测以及采空区气体浓度监测方案对充填堵漏风效果进行检验。粉煤灰是我国最大的单一固体废弃物,其地面填埋处理严重污染环境。粉煤灰就地资源化返井利用,保护环境的同时,为解决煤矿采空区煤炭自燃灾害提供了一种途径,是煤炭资源绿色开采的一种重要举措。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD752
【部分图文】：

2 Study on Mechanism of Air Leakage at End of FullyMechanized Caving Face本章以大南湖一矿 1305 综放工作面为例，针对综放工作面漏风导致采空区存在遗煤自然发火潜在隐患的实际情况，对工作面回采巷道通风情况进行实测，建立综放工作面采空区二维模型，采用 Fluent 软件开展数值模拟试验，模拟计算综放工作面端头流场分布及采空区流场分布，探究综放工作面端头漏风机理。2.1 工作面地质及生产技术条件(Overview of Mines and WorkingFaces）大南湖一矿地处新疆哈密，年产 300 万吨，所产煤炭主要供附近国神集团哈密大南湖电厂发电使用，大南湖电厂是新疆地区主要供电单位，也是我国“疆电外送”项目的主力电源之一，井田中心北距哈密市区约 84km，距南湖乡约 45km，地处戈壁滩与大草滩交界，矿井地理位置如图 2-1 所示。

工程硕士专业学位论文进尺 0.8m，日循环 4 个，月产 25 万吨。1305 综放工作面巷道布置如图 2-2 所示。闭合后工作面端头断面呈不规则的三角形，尺寸约为高 5m，宽 3.2m，深 4m，工作面端头如图 2-3 所示。

8图 2-3 工作面端头示意图Figure 2-3 Schematic diagram of face end运巷位于 3 煤辅助运输大巷西侧，主要用于工作面辅助输、行人、工作面回风。巷道设计全长 2495m﹙平距﹚净宽 5.0m、净高度 3.2m，净断面积 16.0m2，采用 C3000mm。（巷道的南帮布置有水沟，净尺寸 300mm×300m，联合锚索支护。运巷位于 3 煤胶带大巷西侧，主要用于工作面煤炭运输巷道设计全长 2550m（平距），断面形状为矩形断面，净断面积16.0m2。（巷道的南侧帮布置有水沟，净尺寸 300m+钢筋梯联合锚索支护。
【参考文献】

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本文编号：2844453