研究生学位论文报告结构介绍:以煤矿瓦斯灾害综合治理工程的研究与设计为例

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论文字数:**** 论文编号:lw20235805 日期:2023-07-16 来源:论文网

开题报告就是我们要对科研课题的一个文字说明,开题多数为表格形式,每个学校都有相对应的开题报告模板。在报告中的每个内容项转换成了对应的栏目。这样一来是便于开题按目录来填写,也便于了审评者能清晰的看到其中的要点。一般结构和要求如下:

1.专业学位研究生学位论文选题报告须采用计算机录入和打印。

2.选题报告为A4大小,正文为小四号宋体,1.5倍行距,于左侧装订成册。

3.选题报告的内容包括以下几个方面:

(1)阐述所选课题的来源、选题依据、在理论和实践上的意义及价值。

(2)该课题的文献综述,须详细阐述国内外有关文献在该研究方向的动态,并将查阅的资料在选题报告中列出。

(3)阐述研究内容,确定技术路线、实施方案及所采用的方法、手段和工作计划。

(4)该课题达到的预期效果和拟解决的问题。

(5)该课题在研究过程中可能遇到的困难、问题以及解决的方法和措施。

(6)估计该课题的工作量和所需经费。

目 录

1 选题背景及意义 1

2 国内外安全文化研究现状 1

3 研究内容及方法 4

3.1 研究内容 4

3.2 研究方法 4

4主要研究目标和预期结果 4

5 进度安排 5

参考文献 5

1 选题背景及意义

针对南沟5号上与2号煤矿因开采深度增加造成的矿井瓦斯涌出量升高的情况,结合现场实际考察在不同条件下煤巷掘进和综采面生产过程中瓦斯灾害防治措施与效果,讨论矿井在开采过程中出现的灾害的应对策略,利用数学分析方法找出煤矿瓦斯流出规律以及瓦斯压力流动规律,对得出数据进行技术分析,据此设计解决方案,确保以后开采时减少损失、控制灾害。

2 国内外研究现状

20世纪30年代原苏联物理研究学家们研究发现独头巷道中炮烟风力大小不同时流动方向也不同。40年代,在原有风力流动基础上,得到炮烟在风力不同时流动公式。在研究本次流动公式时加入动力学的理论,对独头巷道通风过程中给出了本质上的解释,通过这个问题对瓦斯流动进行分析,为以后发展提供了基础。

20世纪30年代开始研究矿井中的瓦斯层积聚,通过在矿井中出现的情况进行分析得到一系列瓦斯积聚数据。卡尔瓦德在对矿井瓦素涌出的规律发现,在静态的空气巷道中瓦斯积聚是通过巷道顶端移动,而风力向下运动时,瓦斯积聚会继续向上运动。从1940年开始对瓦斯积聚开始进行理论研究,对瓦斯积聚的原理进行了大致描述,使这种运动有了研究的理论依据。在出现了对瓦斯积聚原理的分析后更多的研究人员开始对其进行分析。更多的人员研究瓦斯积聚形成原因,出现了较为科学的形成原理[2]。矿井中出现瓦斯积聚活动时在积聚内部和风力流动方向之间,其移动力量逐渐减弱,而其主要形成原因正是瓦斯与风力流动有关。研究人员还发现,在不同的瓦斯积聚过程中,即使所表现的数据不同,但其运动过程非常相似,瓦斯积聚时为保证其独特的层次,瓦斯积聚过程应存在属于自身的长度,研究人员认为这个长度应大于巷道直径。

60年代开始原苏联研究人员在研究瓦斯流动时通过对巷道紊流的变化原理和数学理论(概率论)相结合,对瓦斯流动进行了直观的分析,简要阐释了其流动所带来的影响以及特点。

关于煤矿井瓦斯方面的运移工作情况在当时前苏联做过许多实验,英国等西欧国家在这方面也做了许多研究。我国相对较晚起步。

50年代中期,我国对独头巷道排烟过程的研究有了进一步的发展,修正了沃氏通风量的计算公式。进入60年代,国外已用紊流扩散的原理研究起井下污染迁移的问题。为得出纵、横向弥散系数的理论,一些学者开始研究井巷污染紊流的过程,并建立起数学模型。70年代,学者研究出,当石门和斜井等巷道暴露面均无瓦斯的情况下,断面上风流中的瓦斯浓度是均匀的,进而得知巷道暴露面涌出时的瓦斯在风流中上大下小的形式分布,瓦斯量越大,风速越小,涌出的瓦斯浓度分布就越不均匀。还通过一系列的实验发现,在空气和瓦斯均匀混合的气体中在静止情况下瓦斯浓度依旧是分布均匀。

1980年之前,国内安全科研工作者运用紊流扩散理论对矿井对风流和瓦斯紊流的情况进行了许多研究分析。并且针对瓦斯在井下的状态和分布也进行了许多分析和模拟实验。约1985年,东北工学院的研究工作者对井巷污染物紊流的情况进行研究。在不计分钟扩散的原理,为得出横纵向紊流扩散系数的理论,把巷道风流断面看作同性情况进行了理论分析和实验研究。

矿井中最为复杂的流动气体都位于采场中,其内部构造更加繁琐,其形成主要是由在矿井进行生产时通风空间和物品众多的漏风空间形成。而上文中提到的空间都是目前各国学者研究的现状。

在矿井中为了确保瓦斯流动的合理性和确保矿井通风系统的安全性,在计算机管理基础上加以安全监管系统来保证矿井的安全问题,而各国对矿井的安全问题也十分重视。在矿井瓦斯流动问题上通过结合多媒体、传感器等各种通讯技术,并增加目前广泛应用于各类安全事故监管的网络完全保护系统对其进行危害预测,提高各个矿井的抗灾能力。如在矿井瓦斯涌入的监控方面,采用非线性网络系统加以控制,保证矿井各位置的连通性,完善矿井内部安全结构。在最终矿井安全系统的保护上通过计算机系统和人为操作相结合,减少矿井的安全隐患。

在中国对矿井最终问题进行研究分析时主要对矿井内瓦素出入量进行分析,通过对煤矿各部位进行风险评估,矿山管理系统会根据矿井对出现意外事故的状况进行预测,对可出现的危险系数进行记录。矿井安全系统将上述出现的数据进行整合分析并导入,虽然有效的对预计危害进行较好的预测,但是无法对出现事故后出现的危害程度进行准确表示,也无法将其运行到实际应用中去。在国外对矿井安全问题的评价方法虽染很多,但是也缺乏实际操作经验。根据记载文献和所查找的记录来看,也都仅仅局限于研究和发展阶段,无法将其真正的投入到实际应用中去,较于其他行业来说发展相对较慢。但是各国针对目前对煤矿产业的高度重视,对煤矿安全系统的研究成为了国家发展的重点。

3 研究内容及方法


3.1 研究内容

本文基于目前我国高速发展的煤矿产业为背景,通过实地考察对煤矿开采过程有了大致的了解。通过发现,煤矿开采过程中虽然采用了机械化开采方式,但是依旧存在许多问题,这些问题不仅导致煤矿开采效率,还严重威胁矿井安全。本文针对这些问题进行数据采集、分析找出一些能够解决问题的方案,主要针对煤矿开采过程中出现的瓦斯问题进行了分析,从其出现的源头以及各项参数中发现,不能单一的采用某一种解决方法,需要统筹兼顾矿井一切环境要素,并将多种方式结合起来,最终达到了预期效果。根据实际运行情况分析了矿井中存在的问题以及采取的方案。

第一,为降低矿井内安全隐患,需要在矿井中建设较为完善的通风系统。但是从实际使用状况来看还需要对其进行去那面改善。本文通过对通风阻力等各个影响通风系统的参数进行分析发现,通风系统中主要存在的问题是由于各部位机制不够完善导致漏风问题严重,并且通风系统主要工作的主扇运行效率十分低。面对这一情况对通风系统中进行适当改善,如加大截面面积,保证风力资源合理运用;调节主扇功率保证通风顺畅。

第二,为确定矿井内部瓦斯涌出量的判定,在进行开采时需要对整个矿井内部瓦斯涌出部位进行预测,避免在开采时出现瓦斯涌出后无法针对问题找到合理的处理方法。在进行预测时需要对周围环境,以及矿井内部煤矿形成状态进行全面分析,找出所有出现的可能。预测完毕后制定合理的抽放体系,并在实际开采中采用合理的抽放方法。

第三,在所有矿井中进行煤矿开采作业时,都避免不了造成瓦斯漏出,且该问题是煤矿开采中产生安全隐患的根源,加上目前我国煤矿开采中出现大量的采空区,从这些地方流出的瓦斯浓度日益增多,但是若采用以往较为单一的处理方式很难达到矿井内部安全的瓦斯浓度,所以本文将一些处理方式进行结合,改变了较为单一的处理方式。通过综合抽取方法对矿井内瓦斯进行抽取,不仅大大减少了矿井内安全隐患,也极大提高了煤矿开采效率。这种方法不仅提供了理论依据,在实际运行过程中也得以证实。

第四,整个煤矿开采过程看似流程较为简单,但是实际进行作业十分复杂,需要兼顾的要素很多,不仅需要避免所有可出现的安全问题,也要保证煤矿开采的效率。本文基于研究对象的矿井设定的综合抽取瓦斯方法,因地制宜,充分考虑到周围环境以及矿井内部结构,并且需要通过煤矿开采单位配合,从实际运行状态来看,该方法能够使煤矿开采完美实施,不仅保护了矿井安全,也提高了该矿井的收益。

3.2 研究方法

(1)文献收集与分析方法

通过查阅和分析相关文献,了解当前行为瓦斯治理的发展概况,确定研究内容,整体把握论文研究方向。通过资料的整理和分析,作者形成了对瓦斯灾害及治理的初步认识,为论文写作奠定基础。

(2)定性法和定量法

在矿井作业过程中瓦斯流量会因为矿井内部各种因素导致其流量也发生变化,面对这一问题对矿井内瓦斯流量进行预测时也要进行对方法的转变。矿井内瓦斯形成原因十分复杂,包括地形和开采过程中也会导致其变化,其规律更是难以研究。但是将其简化,选择适度的量进行分析确保预测对象变量减小。通过这种方法可以缩小预测误差,间接提高预测准确性[22]。

本文为研究巷道内瓦斯流量,采用定性和定量法对其进行预测。定性预测指通过以往的事物发展状态进行分析,得到未来发展动态;定量分析指通过对研究对象建立数学模型,根据采集到的准确的信息进行数字分析预测,通过呈现的数字找到其变化规律[23]。

从上述所列预测方法可以看出每一个预测方法都有其特点,以及独有的预测方式,同时也存在各自的弊端。其中定性预测方法中专家往往根据自己已有的经验对数据进行分析,但是会带入主观认知,预测结果并不准确;市场调研法适用于市场较为广阔的环境,若市场干涸则无法对其进行调查,加大调查难度。在定量预测法中需要借助多种预测方法相结合对一件事物进行分析,而我国目前在该领域科技不够完善,无法达到预期的预测效果。虽然有专家研究出可行性计算机应用软件,但是也未能投入到相关领域。

(3)模拟法(模型方法)

为研究巷道内瓦斯流量状况,本文采用较普遍的网络解算模型进行预测,即首先获取相关瓦素流量数据后制定网络表格,建立相关模型,计算出瓦斯浓度、风量等所需数值,最后将所有得到的数据进行整理,制定网状图,从中找出变化规律。这种预测方法虽然需要大量的数值,但是可以较为直观的发现矿井巷道内瓦斯流量以及瓦斯变化规律。

4 主要研究目标和预期结果

(1)接合山西宁武南沟煤矿概况,分析煤层瓦斯含量测定及规律,确定测定方法,并接合实际数据得到煤层瓦斯含量测定结果,进一步分析煤层瓦斯含量分布规律。

(2)对矿井瓦斯涌出量预测,分析影响矿井瓦斯涌出量的主要因素、瓦斯涌出量预测方法、工作面瓦斯涌出量预测、掘进工作面瓦斯涌出量预测、生产采区瓦斯涌出量预测、矿井瓦斯涌出量预测、瓦斯涌出构成分析。

(3)接合以上工作,提出优化通风系统治理瓦斯灾害方案,进行通风阻力测定,阻力测定结果整理与数据处理,提出矿井通风系统网络解算与自然分风分析以及南沟煤矿现阶段通风系统评价和通风系统存在的主要问题及注意事项。

(4)提出瓦斯抽放方案,通过对比常用的抽放方法,选择适合山西宁武南沟5号上与2号煤矿的抽放方法,完善瓦斯抽放的实现方案,并给出矿井瓦斯抽采基本指标,最终分析综合瓦斯抽采在实例中的效果。

5 进度计划

(1)2016.3---2016.4 选择研究课题,确定学位论文题目

(2)2016.4---2016.5:搜集资料、认真细致地做好调查研究,准备开题报告

(3)2016.5—2016.6 撰写论文详细提纲以及开题报告,对研究过程形成整体认识,及时发现研究过程中可能遇到的问题并找到解决措施

(4)2016.6---2016.7对山西宁武南沟煤矿进行实地调查,对基础数据进行收集、归纳、统计、分析

2016.7---2016.8对论文进行修改,完善梳理论文,准备毕业答辩

参考文献

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[39] 沈玮. 高瓦斯易自燃孤岛综采面瓦斯综合治理研究[D].安徽建筑工业学院,2012.

[40] 张兴华. 综采工作面采空区瓦斯运移规律及其应用[D].辽宁工程技术大学,2002.

论文框架

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究目标

2 优化通风系统治理瓦斯灾害

2.1 通风阻力测定

2.1.1 通风阻力测定的理论依据

2.1.2 测定方法

2.1.3 阻力测定的主要内容

2.1.4 测点及测定路线选取

2.1.5 阻力测定及其结果

2.2 阻力测定结果整理与数据处理

2.2.1 矿井自然风压测算

2.2.2 阻力测定误差分析

2.3 矿井通风系统网络解算与自然分风

2.3.1 通风网络解算的理论依据

2.3.2 通风网络解算方法

2.3.3 通风网络解算结果

2.4 南沟煤矿现阶段通风系统评价

2.4.1 矿井通风阻力分布合理性评估

2.4.2 矿井风量分配合理性评价

2.4.3 矿井等积孔

2.5 通风系统存在的主要问题及注意事项

3 瓦斯抽放方案

3.1 常用的抽放方法简介

3.2 抽放方法的选择

3.2.1 抽放方法的选择原则

3.2.2 抽放方法的确定

3.3 瓦斯抽放的实现

3.3.1 煤层瓦斯含量测定及规律分析

3.3.2 瓦斯基础参数的确定

3.3.3 瓦斯涌出量的计算

3.3.4 综合抽放的确定

3.4 矿井瓦斯抽采基本指标

3.4.1 矿井瓦斯抽采量预计

3.4.2 矿井瓦斯抽采基本指标计算

3.5 综合瓦斯抽采在实例中的效果

4 矿井巷道施工过程瓦斯灾害危险性评价模型

4.1 安全评价方法综述与选择

4.2 多层次可拓综合评价模型

4.2.1 评价模型的基本结构

4.2.2 多层次可拓评价模型

4.3 确定指标体系权重

4.3.1 选取确定权重的方法

4.3.2 简单关联函数法确定权重的步骤

5 多层次可拓综合评价模型的应用

5.1 工程概况

5.1.1 位置与交通

5.1.2 自然地理

5.1.3 地质构造

5.1.4 煤层赋存及煤质

5.1.5 瓦斯、煤尘和煤层自燃倾向性

5.1.6 井田开拓方式

5.2 项目施工过程瓦斯灾害危险性多层次可拓综合评价

5.2.1 评价依据与数据处理

5.2.2 确定经典域、节域和待评物元

5.2.3 确定指标权重

5.2.4 一级可拓评价

5.2.5 二级可拓评价

5.2.6 评价结果分析

6 总结

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