準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)注漿防滅火漿液擴(kuò)散行為研究.pdf

1、煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和重要原料，是不可再生資源。煤炭自燃嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)，而且造成資源大量浪費。隨著煤礦資源整合，大量小煤窯因亂采濫挖導(dǎo)致采空區(qū)煤層自燃顯得尤為突出。注漿防滅火技術(shù)是目前最常用的一種礦井火災(zāi)防治技術(shù)，也是目前治理自燃采空區(qū)最實用和最有效的方法之一。在確定火源位置的基礎(chǔ)上，對自燃采空區(qū)采取注漿防滅火措施，其中掌握漿液的動態(tài)擴(kuò)散行為是能否熄滅火源的關(guān)鍵。由于自燃采空區(qū)屬不連續(xù)介質(zhì)，漿液為非牛頓流體，關(guān)于這方面的理

2、論、實驗及模擬研究較少。因此，深入研究漿液在自燃采空區(qū)中的擴(kuò)散行為，可進(jìn)一步提高注漿防滅火技術(shù)中各參數(shù)設(shè)置的精度，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
　　 本文從準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)的地質(zhì)特征和漿液流型入手，分析了準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)上覆巖層地質(zhì)類型與煤自然發(fā)火的關(guān)系和破斷規(guī)律，推導(dǎo)了各種流型漿液滲透注漿擴(kuò)散公式，借助自行研制的自燃采空區(qū)注漿實驗臺，通過實驗研究、數(shù)值模擬及工程實踐的方法，對準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)注漿漿液動態(tài)擴(kuò)散行為進(jìn)

3、行了系統(tǒng)的研究。
　　 主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 (1)準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)上覆巖層破斷規(guī)律。針對準(zhǔn)格爾煤田煤層的地質(zhì)特征，詳細(xì)論述了準(zhǔn)格爾煤田永紅煤礦42102-1工作面上覆巖層地質(zhì)類型與煤自然發(fā)火的關(guān)系和破斷規(guī)律。
　　 (2)滲透注漿漿液擴(kuò)散公式的推導(dǎo)?？紤]漿液的結(jié)構(gòu)粘度變化，一方面從滲透系數(shù)隨時間變化角度出發(fā)，對粘時變流體滲透理論公式進(jìn)行改進(jìn)；另一方面從滲透系數(shù)隨著路徑變化角度出發(fā)，應(yīng)用線性源函數(shù)理

4、論對賓漢姆流體滲透理論公式進(jìn)行改進(jìn)。
　　 (3)準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)注漿實驗臺的研制。在分析準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，研制了準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)注漿實驗臺。該實驗裝置可模擬自燃采空區(qū)地質(zhì)特征，進(jìn)而研究在自燃采空區(qū)介質(zhì)中單管單孔正交注漿漿液擴(kuò)散行為。
　　 (4)準(zhǔn)格爾煤田自燃采空區(qū)注漿漿液擴(kuò)散行為數(shù)值模擬。應(yīng)用UDEC通過保持鉆孔內(nèi)的指定壓力來模擬賓漢姆型漿液在規(guī)則不連續(xù)節(jié)理巖體中的注入過程。