基于变形几何的动态采空区气体涌出及自燃演化规律研究的开题报告.docx

基于变形几何的动态采空区气体涌出及自燃演化规律研究的开题报告
一、选题背景和意义
采空区气体涌出及自燃事故是煤矿安全生产中的重要问题之一。当前，煤矿采空区域的变形几何特征未能得到深入研究，从而对煤层甚至是煤岩体变形、开采面积的控制也未能达到最优的效果。因此，本研究旨在分析采空区气体涌出及自燃演化规律与煤层变形之间的关系，以此为基础提出一种可行的控制煤矿采空区气体自燃的方案和措施。
二、国内外研究现状
国内外已有诸多学者和研究团队关注采空区气体涌出及自燃问题，并开展了大量的相关研究。
中国科学院岩土力学与工程研究所研究团队，通过实验室模拟和现场调查相结合的方式，研究了煤矿采空区气体涌出与矿井变形的关系，并提出了针对采空区管道建立的电石根防治措施。
保加利亚东北大学的研究人员以及美国各大矿业公司的研发部门，也在关注煤矿采空区气体涌出与矿井变形的联系，提出了一些预警和控制方案，包括使用灰泥硬化、自控边界、聚合物强化等一系列技术手段。
三、研究内容和方法
1.煤层变形对采空区气体涌出的影响
通过煤岩体变形与采空区气体涌出的物理、数学模型，探究煤层变形对采空区气体涌出的作用机理、影响因素及其量化关系。
2.采空区气体自燃演化规律
建立采空区气体自燃演化规律的模型，综合考虑煤层变形、采空区气体成分、分布等因素，在数值模拟分析的基础上，预测采空区气体自燃的规律及其变化趋势。
3.基于变形几何的控制措施
结合煤层变形、采空区气体自燃特点等因素，提出适用于不同实际情况的控制方案与措施，以达到控制采空区气体自燃的目的。
四、研究成果预期
通过本研究，预计可以达到以下几个成果：
1.揭示煤层变形与采空区气体涌出、自燃的关系和机理。
2.建立适用于不同情况的采空区气体自燃演化规律和预警体系，提高对煤矿自燃事故的预测和控制水平。
3.探讨具有可操作性的采空区气体自燃控制方案，具有实际操作意义。
五、研究难点及解决方案
难点在于对采空区气体自燃演化规律的理论探究和实验室模拟结果的验证；对该规律的量化分析以及对于实际应用情况的可行性评估还有待深入研究。
针对这些难点，可以通过多方位、多维度地建立研究模型及验证体系；选择一定的实验方法对模型进行验证；探索合理的量化分析方法，并在实际案例中对方法进行详细验证。
六、进度安排
1.前期：完成文献资料收集、分析、理论建模；
2.中期：开展采空区气体涌出与矿井变形实验研究、模型验证；
3.后期：总结实验数据、量化分析；开展采空区气体自燃规律与方案、措施研究；
4.结束期：完成论文撰写、答辩。
以上是本研究的开题报告，目标是能够准确地研究和分析采空区气体涌出及自燃演化规律与煤层变形之间的关系，设计出相应的解决方案并将之应用到实际生产中。