准格尔煤田自燃采空区注浆防灭火浆液扩散行为研究
发布时间：2025-05-07 20:48
煤炭是我国重要的基础能源和重要原料,是不可再生资源。煤炭自燃严重威胁着矿井的安全生产,而且造成资源大量浪费。随着煤矿资源整合,大量小煤窑因乱采滥挖导致采空区煤层自燃显得尤为突出。注浆防灭火技术是目前最常用的一种矿井火灾防治技术,也是目前治理自燃采空区最实用和最有效的方法之一。在确定火源位置的基础上,对自燃采空区采取注浆防灭火措施,其中掌握浆液的动态扩散行为是能否熄灭火源的关键。由于自燃采空区属不连续介质,浆液为非牛顿流体,关于这方面的理论、实验及模拟研究较少。因此,深入研究浆液在自燃采空区中的扩散行为,可进一步提高注浆防灭火技术中各参数设置的精度,具有重要的科学意义和应用价值。 本文从准格尔煤田自燃采空区的地质特征和浆液流型入手,分析了准格尔煤田自燃采空区上覆岩层地质类型与煤自然发火的关系和破断规律,推导了各种流型浆液渗透注浆扩散公式,借助自行研制的自燃采空区注浆实验台,通过实验研究、数值模拟及工程实践的方法,对准格尔煤田自燃采空区注浆浆液动态扩散行为进行了系统的研究。 主要研究内容及结果如下： (1)准格尔煤田自燃采空区上覆岩层破断规律。针对准格尔煤田煤层的地质特征,详细论...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 地下煤火灭火技术
1.3 注浆技术研究现状
1.3.1 注浆技术的理论研究
1.3.2 注浆技术的实验研究
1.3.3 注浆技术的数值模拟
1.4 主要研究内容及技术路线
第二章 准格尔煤田自燃采空区上覆岩层破断规律
2.1 准格尔煤田永红小窑42102-1工作面概况
2.1.1 工作面位置
2.1.2 区域地质
2.1.3 水文地质
2.1.4 煤层及顶底板情况
2.1.5 工作面生产技术条件
2.1.6 其他相关资料
2.2 准格尔煤田火区的主要地质构造类型
2.2.1 裂隙
2.2.2 断层
2.2.3 褶皱
2.3 大采高工作面上覆岩层破断规律
2.3.1 工作面上覆岩层运移及破断规律的主要影响因素
2.3.2 采空区上覆岩层冒落带高度确定
2.3.3 采空区上覆岩层裂缝带高度确定
2.4 本章小结
第三章 准格尔煤田自燃采空区渗透注浆理论研究
3.1 渗流基本定律
3.2 线性源函数理论
3.3 各种流型浆液的渗透扩散公式
3.3.1 牛顿流体渗透注浆扩散公式
3.3.2 粘时变流体渗透注浆扩散公式
3.3.3 宾汉姆流体渗透注浆扩散公式
3.4 准格尔煤田永红小窑自燃采空区注浆浆液扩散半径
3.5 本章小结
第四章 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为实验研究
4.1 室内注浆模型的设计、制作及实验数据处理
4.1.1 室内注浆模型的设计思路和试验原理
4.1.2 试验装置
4.1.3 试验相似材料
4.1.4 自燃采空区模型设计
4.1.5 试验步骤
4.1.6 实验数据处理数学模型
4.1.7 实验数据处理软件—SPSS
4.2 注浆模拟实验研究
4.2.1 实验设计
4.2.2 室内单管单孔正交注浆实验
4.2.3 实验结果及数据分析
4.3 准格尔煤田永红小窑自燃采空区注浆浆液扩散等效半径
4.4 本章小结
第五章 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为数值模拟
5.1 UDEC基本介绍
5.1.1 离散元程序UDEC
5.1.2 离散元求解原理
5.2 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为离散元模拟
5.2.1 建立离散元模型
5.2.2 计算结果及分析
5.3 本章小结
第六章 工程验证
6.1 火区治理工程简介
6.1.1 火源探测
6.1.2 火区治理方案
6.2 注浆工程施工
6.2.1 钻孔布置方式
6.2.2 注浆系统布置
6.2.3 注浆工艺
6.2.4 注浆材料
6.2.5 注浆参数
6.3 单孔注浆量与孔距的关系研究
第七章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 不足与展望
参考文献
致谢
本文编号：4043776
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 地下煤火灭火技术
1.3 注浆技术研究现状
1.3.1 注浆技术的理论研究
1.3.2 注浆技术的实验研究
1.3.3 注浆技术的数值模拟
1.4 主要研究内容及技术路线
第二章 准格尔煤田自燃采空区上覆岩层破断规律
2.1 准格尔煤田永红小窑42102-1工作面概况
2.1.1 工作面位置
2.1.2 区域地质
2.1.3 水文地质
2.1.4 煤层及顶底板情况
2.1.5 工作面生产技术条件
2.1.6 其他相关资料
2.2 准格尔煤田火区的主要地质构造类型
2.2.1 裂隙
2.2.2 断层
2.2.3 褶皱
2.3 大采高工作面上覆岩层破断规律
2.3.1 工作面上覆岩层运移及破断规律的主要影响因素
2.3.2 采空区上覆岩层冒落带高度确定
2.3.3 采空区上覆岩层裂缝带高度确定
2.4 本章小结
第三章 准格尔煤田自燃采空区渗透注浆理论研究
3.1 渗流基本定律
3.2 线性源函数理论
3.3 各种流型浆液的渗透扩散公式
3.3.1 牛顿流体渗透注浆扩散公式
3.3.2 粘时变流体渗透注浆扩散公式
3.3.3 宾汉姆流体渗透注浆扩散公式
3.4 准格尔煤田永红小窑自燃采空区注浆浆液扩散半径
3.5 本章小结
第四章 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为实验研究
4.1 室内注浆模型的设计、制作及实验数据处理
4.1.1 室内注浆模型的设计思路和试验原理
4.1.2 试验装置
4.1.3 试验相似材料
4.1.4 自燃采空区模型设计
4.1.5 试验步骤
4.1.6 实验数据处理数学模型
4.1.7 实验数据处理软件—SPSS
4.2 注浆模拟实验研究
4.2.1 实验设计
4.2.2 室内单管单孔正交注浆实验
4.2.3 实验结果及数据分析
4.3 准格尔煤田永红小窑自燃采空区注浆浆液扩散等效半径
4.4 本章小结
第五章 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为数值模拟
5.1 UDEC基本介绍
5.1.1 离散元程序UDEC
5.1.2 离散元求解原理
5.2 准格尔煤田自燃采空区注浆浆液扩散行为离散元模拟
5.2.1 建立离散元模型
5.2.2 计算结果及分析
5.3 本章小结
第六章 工程验证
6.1 火区治理工程简介
6.1.1 火源探测
6.1.2 火区治理方案
6.2 注浆工程施工
6.2.1 钻孔布置方式
6.2.2 注浆系统布置
6.2.3 注浆工艺
6.2.4 注浆材料
6.2.5 注浆参数
6.3 单孔注浆量与孔距的关系研究
第七章 结论与展望
7.1 主要研究结论
7.2 不足与展望
参考文献
致谢
本文编号：4043776
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