崔余岩开题报告

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1、辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题目煤层自燃对边坡稳定性影响的研究指导教师何峰老师院（系、部）力学与工程学院专业班级工程力学09-1班学号0916020103姓名崔余岩日期2013年3月22日教务处印制6一、选题的目的、意义和研究现状1、选题的目的和意义面对我国能源需求的持续增长，国际石油供应紧张，油价大幅上涨，煤炭作为我国主要能源的地位和作用越来越重要。随着我国煤炭资源的不断开发，露天煤矿所占有的比例也在逐年增加。我国56%的矿井开采易自燃煤层，而煤炭自燃现已成为露天矿山的重大自然灾害之一。露天煤矿的煤炭自燃浪费了大量的资源，降低了煤炭质量，影响矿区的环境质量，并

2、给矿山安全生产带来了困难。因此，研究露天煤矿煤炭自燃现象，采取积极有效的措施预防和治理露天煤矿煤炭自燃有重要的意义。 煤层自燃又称煤层自然发火，是指在没有外来热源的情况下，由于煤自身氧化积热，使煤的温度升高而发生的燃烧现象。煤的氧化和自燃是基——链反应，即具有自燃倾向性的煤与空气接触，能吸附空气中的氧而在煤的表面生成不稳定的初级氧化物，使煤的化学活性增强，进而煤的氧化速度加快，氧化放热量加大，当热量不能及时散发时，煤温就会逐渐升高，当达到煤的着火点时(300-350℃)，便开始自燃。煤矿自燃火灾的发生发展不仅影响周围的环境,而且对矿山边坡失稳造成重大影响。边坡工程是国内外岩土工

3、程界研究热点之一。边坡失稳破坏的原因很多,有的是因人类干预而引起的,有的是因自然条件的变化而发生的。自燃给露天矿带来边坡稳定问题，增加了日常边坡管理的难度。露天矿的北端帮由于煤的自燃，破坏了原设计的边坡角度，容易发生北端帮台阶塌方、滑坡事故。由于很多煤矿属于深凹露天矿，煤炭自燃所产生的大量有毒、有害气体很难排出坑外，生产现场作业人员的身体健康受到一定伤害，污染了环境，影响了设备操作人员的视线。因此,人们越来越重视有关边坡稳定问题,对边坡工程的加固与设计研究也越来越向纵深发展。由于露天边坡下面煤体的自燃,都会存在一个边坡稳定性的问题。煤体燃烧后形成空洞越大,就越易形成高陡边坡,边

4、坡的稳定性就越差。为了保证在煤体自燃后保持边坡的稳定,用Ansys对整体边坡自燃前后的位移场,应力应变场的分析,来确定满足边坡稳定的因素。2、国内外的研究现状6我国煤层自然发火情况严重，据统计国有重点煤矿中大约有56%的矿井存在煤层自然发火危险，而特厚煤层开采自然发火更为严重。煤自燃的发生和发展是一个极其复杂的动态变化的物理化学过程，其实质就是一个缓慢地自动放热升温最后引起燃烧的过程。该过程的关键有两点：一是热量的自发产生；二是热量的逐渐积聚。煤体要发生自燃必须具备以下四个条件：①具有低温氧化性，即有自燃倾向的煤以破碎状态存在；②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤；③空气流动

5、速度适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境；④在上述3个条件同时具备的状态下，持续一定的时间，使煤体可以达到着火温度。只要同时具备上述4个条件，煤炭自燃发火即可发生。但实际中很难找出某两次煤炭自燃发火的发生条件是完全相同的。这样，对煤炭自燃发火的条件就很难作出定量分析。煤炭自燃经常发生的地点是：①有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）；②巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；③巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。煤层自燃的研究分三个层面:运用遥感技术调查区域性煤层自燃的分布和危害;运用煤岩学和地球化学等方法研究煤层自燃的临界值和气体释放规律

6、;研制火灾样检测传感元件进行火灾的预测预报、抑制起火的最佳通风和建立控风、防灭火专家系统,进行煤矿火灾的综合防治。我国对煤层燃烧及其影响的实地考查可能始于1944年。当年黄汲清、程裕淇实地考证了新疆侏罗系煤层的自燃及对围岩影响的情况。60年代以来,遥感技术引入煤层自燃的研究领域。矿区内煤层燃烧引起的人员死亡等灾害,迫使人们从通风、阻燃材料、煤层发火机理和阶段等方面全面系统地研究煤层火灾的问题。20世纪80年代初，我国开始利用航天和航空遥感技术对煤田火区进行探测。分别在陕西、山西、宁夏、内蒙古、新疆开展了遥感探测和监测试验。在国外,LaksArthur于1907年已注意到煤层自燃

7、现象及其对于周围环境的影响。Granda等于1942年提出了利用热红外双波段技术确定隐伏体位置的设想；Greene(1969)利用航空热红外技术研究了美国宾夕法尼亚的煤层火,经对比井中测温数据,建立了简单的热传导模型;随后,世界许多国家的研究者利用遥感技术研究煤层自燃,运用卫星数据实现煤层自燃环境灾害的动态监测与环境影响评价的探索。Chamberiain等于1971年得出,温度为60～120℃时,燃烧出现,150℃才能见到火焰。61994年-1998年，在欧洲联盟资助下，中国科学家与来自荷兰