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2009年5月18号20:37分析空气泄漏法在采空区上行开采条件下的放顶煤 摘要利用芝山矿的放顶煤的3down煤层上行开采的项目背景下，空气泄漏特征ristics的采空区进行了分析通过数据拟合的实地观测，模型，气体渗透，扩散和漏风的采空区都设立了升序mining.The计算流体力学软件Fluent是用来模拟空气1eakage法律goaf.The结果numericaI仿真提供一个基础，使用的技术，通风和防火预防工作面临的一个上行开采，确保安全生产的若工作面的放顶煤的3down煤层在芝山煤矿。 关键词放顶煤，上行开采，采空区，空气泄漏法 导言 我国的煤炭产量和煤炭消费量排名世界第二位，是85 ％左右的总金额国内能源生产和能源consumption.In近年来，随着的增加，国内煤炭需求，上行开采一直试图在一些areas.The采矿方法具有重要的实际价值矿区的资源枯竭，以改善煤炭回收ratio.At同时，上行开采方法可减少废物，其优点可显示在大的社会环境。 采用上行开采在煤系地层具有开采价值，包含超过2层，并有一定的spacing.The降低煤层开采上第一和煤层开采后（高与格A1 .. 2003 ） 。这种采煤方法受现有技术，使用很少在矿井设计，而且它也不会吸引peopie的attention.With的增加，开采深度在煤矿，复杂的地质条件，提高机械化水平（特别是豪华接力煤矿）和临时的生产区，以新的horizons.the连续性 提取脸部（尤其是连续性正月综采工作面）和输出完成年复一年必须ensured.Many研究工作已经进行上行开采在家里和abroad.Currently ，上行开采方法主要是用在中厚煤层或多个薄煤层（煤层组） ，以及采矿方法 对厚煤层分层选择升序mining.However ，没有研究的先例升序美宁在放顶煤技术，在家里或abroad.Therefore ，研究相关 机制和条件还需要caried了详细研究，本文不仅具有重大的现实意义，以优化布局泽煤炭开采，煤炭资源恢复和增强可持续发展的煤矿，而且还进一步改善和开发的技术和理论上行开采。 1特性与上行开采采空区的条件放顶煤 （ 1 ）在较低的煤层开采，采空区大面积将formed.By自然重力和采矿influence.the岩石将歪曲和destroyed.During的提取上煤层，岩石裂缝会develop.me屋顶和楼将break.And天然气积累下会排放到采空区上的工作face.Therefore ，控制天然气上游煤层将成为一个更加困难的问题（马等格A1 。 ， 2007a ） 。 （ 2 ）之间的距离上煤层及煤层低coa1是smal1 ，采矿影响煤层相对较低large.During煤层开采后，第一次压和崩溃，定期加权和崩溃的原因顶部的岩石缝隙，形成放区，裂隙带和一个整体移动zone.The后两种被认为是mDture zone.The顶部岩石下煤层坍塌，这将形成大量的fissures.and在放顶煤裂隙带和断裂带成为主要渠道，空气seepage.The上煤层和降低煤层容易连接，空气泄漏法相对是无序，煤炭机构相对打破，以及风险自燃increases.In此外，当氧气在煤层够高，自燃煤层（马等格A1 。 ， 2007年b ）在采空区，可能会发生。 （ 3 ）在上行开采，采空区的降低可以被看作是一个coa1岩机构，是一种混合有机和无机materia1 ，是porous.The采空区是一个松散体渗流场空气，氧 浓度分布场，温度分布field.and的physica1和化学过程的相互影响other.It煤是一种不稳定的状态变化，这使得空气泄漏法和自燃剩下的煤是复杂的（ Xu.20011 。 ） （ 4 ）在3down coa1煤层开采，定期加权使屋顶破裂，以及围岩相应3up煤层变得相对容易broken.It是一个小三角屋顶 fal1.Because的双重影响，断层和上行开采的煤体周围故障相对broken.The风压必须加以调整，以防止气体在3down采空区涌入 提取和标题的脸。 因此，由于煤层上部和下部煤层是相互联系和空气泄漏法是复杂的，一些严重的问题会发生，如气体排放量，煤层自燃等，带来巨大的风险生产。 2调查工作面 煤层的43up03工作面的芝山煤矿属于3up煤层山西组厚度煤层0.50 - 2.0O米，其平均厚度为1.65 m.The煤层具有层状结构及其thickn的ESS相对稳定，当地煤层接近东北变薄的erosion.The屋顶 工作面不是虚假的屋顶;立即屋顶组成的泥岩和粉砂岩，其平均厚度为2.80 m.The主要屋顶组成的互的粉砂岩和packsand.and其平均厚度是八点五○米。立即楼泥岩组成的，其厚度为0.5 1-3.00 m.The主层粉砂岩组成，其厚度为1.44-4.07 m.The 43uo03辅助hau1age漂移位于远离43down03辅助运输漂移了大约5.0 m.The间距煤层是32.33-4一点七九米，平均距离为36.03 m.The 43down03工作面采用的技术，充分综放开采，平均thickn的ESS是6.45 m.According的监测数据，最高高度放区芝山煤矿的5倍，只要采矿height.and的高度断裂带13 有时只要采矿height.The 43up03工作面位于中间的断裂带是4303以上的果阿〜罢工长度43up03工作面九八〇米和浸长度是74 m.According的实际情况，工作面和采空区的煤炭seam.the数学模型显示了图1 （单位： m ） 。计算区域是由两个hexahedrons ，一个300米长， 100米宽， 39米的高度，以及其他与74米length.100米宽， 2米 height.It建立了一个三维模型使用GAMBIT.The开切的43up03分段设置为原产地的坐标。方向推进工作面设置为x方向的方向进气一侧设置为y方向，和我的垂直向上的方向是为z方向。 3数学模型的空气泄漏法在采空区 3.1数学模型 采空区被视为coa1.rock机构，是一种混合有机和无机材料，是多孔（邓小平等格A1 。 ， 200 1 ） 。后采矿工作面的岩层屋顶坍塌后的其他和煤柱的上部煤层粉碎， fa11使采空区的煤层成为一个松散的body.It就是： ①松散煤体和岩体被视为统一 多孔介质，但渗流参数的煤体和岩体是不同的。 ②在calcu1ation地区，密度流体不变，空气泄漏法律符合Darcy定律。 ③ 空气中的氧气的化学反应所消耗的煤炭，同时产生二氧化碳等on.The天然气消费量和一代是平等的，空气质量不会改变。 ④根据 菲克的1aw ，每一个组成部分是diflused从高浓度向低浓度在空气中。 ⑤由于过程中煤自燃十分缓慢，渗水， diflusion和化学反应 采空区被视为固定过程中经常生产。 ⑥的温度保持在300采空区钾，并没有考虑能源方程控制方程（郭和格A1 。 ， 2001年： Wlen ， 2002年;肖等格A1 。 ， 2006 ）可以得到： 在X和Y坐标分别为坐标; H是压力梯度，坝;是空气leakag强度;的x ， y坐标分别组成部分漏风强度的x ， y ， z方向; K是绝对渗透率，根据实验，在煤层k =- 1.44x 10-5平方米，在岩石缝κ = 1.00x 10五平方米;是空气粘滞系数在不断ternperature ， 4x10 = 1.789公斤/ （男*县） ; D是氧扩散 系数在煤体， D = 2.88x 10五平方米/秒;第V （ t ）是速度的氧消耗的煤炭，根据实验结果自燃，新鲜气流是5.5 × 10 - 5公斤/ （立方厘米•县） 煤样在芝山煤矿在30 ℃ ，这是约5.5 × 10 - 4公斤/ （立方厘米• s ）在关键ternperature的85 ℃ 。 3.2边界条件和网格划分的numerieal解决方案 边界条件：氧浓度和压力的进气侧和回风侧采空区可以通过实地观测，然后确定的线性interpolation.The氧 浓度为4302底柱分段密封： ç =- 2x10 - 3 2一2.210-2 3.29 x10 - 2的氧浓度的4302辅助放密封： ç =- 3xl0 - 4 3.8 × 10-3 + 9.5 × 10-3 ;的氧浓度的4302尾 漂移密封： ç =- 9 × 10月5日-9 × 1O - 4 1.1 x10 - 2 ;渗透率coefficientf （是） = 0.667 ;孔隙度女= 0.2 。 有限的解决方案的条件： ①胞嘧啶/天= 0 ; ②为Q = 0.Because计算区域是一个六面体，网格划分根据细胞hexahedron.In X和Y方向，步长为1米，和步长的网格为0.1米的浮煤的goafin的 ž direction.while它是0.5米的岩石和煤柱 4数值模拟结果 数学模型计算，在赛场上获得的价值观念的压力和氧浓度值的每个节点的压力和氧浓度在不同的节点中显示Fig.2.It 模拟共四种情况下的压力和氧浓度的43downO3 goae ，即43up03煤层标题五点零一万米和煤炭开采，以800.850 m.Fig.2是distribulion 数字的压力和氧浓度剩余煤炭43down03采空区。图，垂直高度是1米的模型，也就是水平方向的罢工工作面和垂直方向的宽度采空区是300米。 4.1氧浓度分布在标题期间采空区 氧浓度分布的43downO3期间采空区期间的标题所示图2 （ a ） 。当标题是50米，该地区的高氧浓度分布在采空区集中43down03领导下的drift.It表明，空气中43up03进入43down03通过采空区破裂zone.Moreover ，压力在前面的三个密封的墙壁是1ow和密封墙成为主要出口空调1eakage ，所以氧气浓度相对high.Along与深化的标题，该地区的空气泄漏的增加，该地区的高氧浓度分布的43downO3采空区也扩大，但氧气浓度的深度goafis很低。 4.2氧浓度分布的采空区在煤炭开采期 从图2 （ b ）项， 43up03工作面直接面临43down03采空区，和氧气浓度的采空区相对较高，主要来自于空气泄漏above.Also ，氧气 集中在煤柱变化obviously.When煤炭开采是在800米，氧气浓度在10月15日％的空气流经煤pillar.while它7.3O ％后的空气流经煤柱;当煤萃取是850m.the仃化氧气浓度为1 2 ％之前，空气流经煤柱，而这是1 0 ％后，空气流经煤pillar.It表明，很大一部分的氧气消耗由煤炭pillar.Therefore.it极易forlTl自燃的煤柱，并值得进一步防止自燃监测 气体在4302辅助放sealed.After空气流经煤柱，氧气逐渐消耗的时候，空气流经其余煤的4302 goaf.Then ，氧气浓度 成为低前的4302 subleve1密封和4302尾 漂移sealed.Moreover.the氧浓度的煤炭开采850米高于800米，面积增加。因此，解释说，随着工作面的推进，其范围漏风增加43up03目标，影响范围 空气泄漏也相应增加43down03采空区。 5结论 通过实地观测和数值模拟，空气泄漏法的采空区在上行开采是obtained.According采矿特点43up03工作面，有针对性的措施 通过以防止不正常的气体排放量在标题期和煤炭开采期间，如调节压力，堵漏等on.Not不仅是经验的通风技术 类似的开采条件，但也确保了安全生产工作面临的43up03 ，并提供了一个很好的理论和现场应用的先例，通风和防火技术的工作中面临上行开采..

充填开采矿石，消除在水平切片，从底部开始削弱和向上。矿石钻爆，和淤泥的加载和从采场移除。当采场已被开采出来，空隙与水力加砂尾矿或废石回填。填土服务既支持采场的墙壁为设备提供一个工作平台下一片mined.cut-and-fill开采用于急倾斜矿体具有良好的稳定性和较高档的矿石中提供了比传统的分段空场法和VCR采矿技术更好的选择性层。因此，充填有形状不规则的矿体和分散矿化优先。充填允许选择性开采，高档的部分分离回收，而低档岩石后面采场。发展为充填采矿包括牵引驱动沿矿体下盘主要水平，削弱了采场区排水水，以削弱访问驱动下盘螺旋形坡道，提高连接的水平高于通风和填充材料。现代充填矿山用大型的回采工作面钻。面对似乎是一堵墙在采场上方的底部填充开口槽。脸上钻有哺乳孔，充电，和炸。下面的槽提供了空间，爆破的岩石可以扩大。训练模式可以进行修改，在每轮跟随矿石边界的变化。用低品位矿段中发生左或分离而出了。挖掘可以从计划采场边界转移到恢复的主岩中的矿物的口袋。光滑的表面和填充控制破碎铲运机是理想的。运输距离内的采场的矿石通过方便的LHD周期。矿石通过成钢焊接成一个大的管段可设置在采场，由sandfill传递层。矿石通过也包括提高岩靠近采场坡道挖掘。吹填常与充填开采。填充脱泥砂尾矿的矿山选矿厂与水混合60%至70%的固体和采场分布通过网络管灌装前，采场。通过路障条目编写，排水管放在地板上。沙子填满采场几乎全高度。作为一个难填的是表面上的要求，水泥在最后倒说。当水倒掉，填充表面光滑致密。它的形式移动机器一个良好的基础，而开采矿石。切下一片和充填采矿是一种通用的方法，通过矿山开采的需要选择的矿石和适应能力在岩石质量变化的优先。

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