煤层自燃标志气体及预报指标体系研究

通过对羊东矿和羊渠河煤矿2号煤层煤样进行自然发火程序升温试验,得到CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C3H8六种气体的浓度变化曲线。发现同一煤层不同区域煤的氧化自燃特性存在差异。分析确定了CO为羊东煤矿自然发火主要标志气体,CO2、CH4、C2H6和C3H8为辅助标志气体,C2H4、C2H2为确认指标标志气体。建立了羊东矿自然发火标志气体指标体系,并根据CO释放量,确定了羊东矿煤层氧化自燃标志气体判别参数,为该矿防治煤层自然发火安全技术措施的制定提供了可靠依据。     

双马煤矿4-1煤层自然发火标志气体及临界值研究

双马煤矿主采煤层具有自然发火期短、易自燃等特征,为确定合理的煤自然发火预测预报指标,以该矿主采的4-1煤层为研究对象,采用实验分析、现场测试和统计分析等方法,对4-1煤层自然发火标志气体及临界值进行了研究。根据4-1煤层煤样氧化实验与现场实际观测,优选出4-1煤层自然发火标志气体,确定了综采工作面上隅角CO体积分数安全管理值及自燃临界值。在此基础上,建立了煤层自然发火分级预警响应与防灭火技术管理体系。结果表明:CO、C2H4、C2H2、C3H8是双马煤矿4-1煤层自然发火标志性气体;Ⅰ0104105工作面上隅角CO体积分数安全管理值为60×10^-6,自燃临界值为430×10^-6;对应建立了煤层自然发火蓝色(Ⅰ级)、黄色(Ⅱ级)、橙色(Ⅲ级)、红色(Ⅳ级)4级预警响应体系。     

紫晟煤矿2号煤层自燃指标性气体优选实验研究

为了科学合理地预测煤层自燃,利用煤自然发火气体产物实验装置模拟紫晟煤矿2号煤层煤样氧化过程,着重研究了氧化过程中气体产物的生成规律及特性,并对自燃指标性气体进行分析与优选。研究结果表明:CO、C2H4、C3H6气体出现的临界温度分别在59、162、212℃左右,CO可以作为预测煤层自然发火的指标气体;确定了煤自燃临界氧气浓度为7.0%。     

阳湾沟煤矿自燃标志气体及其指标体系的实验研究

 阳湾沟煤矿所开采的6号煤层属于Ⅰ类容易自燃煤层。通过对阳湾沟煤矿6号煤层煤样进行自然发火程序升温试验,得到CO浓度,CH4浓度,C2H4浓度、C2H6浓度和耗氧速度变化曲线,通过分析确定CO为阳湾沟煤矿自然发火主要标志气体,C2H4和C2H6为辅助标志气体,基于此建立阳湾沟自然发火标志气体指标体系,并根据CO释放量,确定了阳湾沟煤矿氧化自燃标志气体判别参数,为防治阳湾沟煤矿综放工作面采空区自然发火安全技术措施提供了可靠依据。     

基于大尺寸隔热氧化试验的银洞沟煤矿110201工作面煤自燃特性研究

为了准确研究银洞沟煤矿2^#煤层110201工作面煤自燃特性,采用大尺度煤隔热氧化装置模拟煤自然发火过程中煤体温度变化,确定煤层最短发火期,研究煤氧化过程中的耗氧率、气体产生规律,最终确定该煤层临界温度和标志性气体。结果表明:2^#煤层煤最短发火期为37 d;煤自热氧化分为2个阶段,煤体温度缓慢上升阶段和煤氧化加速阶段,在第2阶段,O₂消耗率、CO生成速率加快,并出现C2H4,从而确定该工作面临界温度为101.6℃,C₂H₄为主要标志气体,CO相对量变化趋势为辅助标志指标。通过大尺度煤隔热氧化实验优选的临界值和标志气体能更加准确地反应煤的自然发火和产气规律,对煤自燃的早期预测预报更加准确。     

新疆弱粘煤自然发火标志性气体试验研究

为了掌握新疆浅埋、急倾斜弱粘煤层的上分层和本层采空区自然发火标志性气体生成规律,选取乌东煤矿弱粘煤样品进行程序控制升温试验研究,分析CO、烯烃、炔烃、烷烃及其比值的生成规律,以此确定煤自燃的临界温度和自燃预测指标。结果表明:CO出现的临界温度在25℃左右,标志着煤开始自燃氧化反应;C2H4出现的临界温度在106℃左右,标志着煤进入加速氧化阶段;C2H2出现的临界温度在348℃左右,标志着煤进入燃烧或阴燃阶段。CO、C2H4、C2H2气体作为煤自然发火的标志性气体,C2H4/C2H6作为煤自燃氧化的辅助标气。     

煤层自然发火指标性气体及防治措施研究

某矿2#煤层在2013年发生了煤层自燃事故,为了更有针对性地防治本煤层自燃,对该煤层煤样进行了指标性气体及临界值实验研究。得到了该煤层指标气体为CO、C2H4、C3H8、C2H2等,根据此次实验得到的指标性气体变化规律及其之间的比值关系,可以判断该煤层自燃所处的状态和发展趋势。基于这次实验研究表明了在井下发现该煤层指标气体时,则该煤层已具有煤层自然发火潜在危险,可利用灌浆法来防治煤层自然发火。结果表明:在现场发现指标气体时即可判断此时煤所处的氧化阶段,并利用灌浆法来快速有效防止煤层局部自燃,为2#煤层的安全开采提供保障。     

煤层自然发火指标性气体及防治措施研究

为了有针对性地防治煤层自燃,对孙家沟13#煤层煤样进行了指标性气体的试验研究,得到了该煤层指标气体为CO、H2、C2H2、C2H4,总结了指标性气体随温度的变化规律。试验研究表明当井下发现该煤层指标性气体时,则该煤层已存在煤层自然发火潜在危险,并且可以判断此时煤所处的氧化阶段,可利用灌浆法来快速有效防治煤层自然发火。     

保德煤矿煤自燃标志性气体的确定研究

通过对保德煤矿8#煤层煤样的标志性气体实验数据的分析,重点研究了气体产物规律及特性、标志性气体分析与优选、煤自燃临界氧气浓度等。结果表明,CO、C2H4和C3H6气体出现的临界温度分别在62℃、165℃和220℃左右;CO可以作为预测预报煤自然发火的指标气体;煤炭自然发火的临界氧气浓度为7.0%。     

虎峰煤业煤层自燃宏观特性实验研究

通过对同煤集团华盛虎峰煤业所采2#煤层煤样进行热重分析实验和程序升温氧化实验研究,确定了2#煤层自燃过程中各阶段的特征温度,得出升温氧化过程中各气体浓度随温度变化的规律,确定了以CO为主,C2H4、H2、C2H2为辅的煤层自燃指标气体预测预报体系,将特征温度与指标气体进行关联性分析,对煤自燃过程有了更深入地认识,掌握了虎峰煤业2#煤层自然发火宏观特性,为该矿煤自燃防治提供了科学依据。     

徐州矿区煤自燃标志性气体的研究

在分析徐州矿区20个工作面标志性气体实验数据的基础上，重点研究CO、C2H4、C2H6气体在煤氧化自燃过程中的变化规律，提出了煤自燃标志性气体与煤温间的定量关系和早期预测预报煤自然发火的指标。     

豹子沟煤业煤层自然发火标志气体分析与优选

通过对豹子沟煤业10101采煤工作面中9、10、11号煤层煤样实验和分析,得到CO可以在38℃~193℃范围内作为预测预报煤自然发火的指标气体,C2H4和C3H6气体可以在225℃左右和275℃左右时作为预测煤层自然发火的指标气体,C2H2气体可以在320℃~419℃左右范围内作为预测煤层自然发火的指标气体;豹子沟煤业煤层自然发火临界氧气浓度为7.0%,可以据此准确的预测煤层自然发火。     

典型整合矿井煤自燃标志气体判定

针对马营煤矿开采区内被原小煤矿破坏的区块数量多,漏风严重等典型整合矿井出现的问题,选取9号煤层煤样进行了煤自然发火气体产物模拟试验,分析了CO、烯烃、烷烃、炔烃的产生规律,进行了煤自燃预测预报技术研究。结果表明:CO出现在61℃左右,预测的温度范围在61~175℃;C2H4出现在165℃左右,标志着煤进入加速氧化阶段;C3H6出现在216℃左右,标志着煤进入激烈氧化阶段;C2H2产生在486℃左右,表明煤已出现明火或阴燃,采取措施时须谨慎。φ(C2H4)/φ(C2H6)可以作为预测煤自然发火进程的标志气体,φ(C3H8)/φ(C2H6)可以作为辅助标志。     

潞宁3~#煤层自然发火指标气体分析与选择

本文通过对潞宁煤业3#煤层新鲜煤样进行实验室煤升温氧化实验,测定了其在不同热解温度下各种气体组分的发生量,分析了H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6等气体浓度随温度变化特性,得出了H2、CO、C2H4、C2H4/C2H6随温度变化的规律,选择出适合潞宁煤业3#层自然发火指标气体,为潞宁3#煤层自然发火火灾预测预报提供实验依据。     

易燃特厚煤层群最短自然发火期试验

煤层的最短自然发火期是煤的自然发火危险性最重要的指标之一,在开采容易自燃或自燃煤层矿井时首先需对煤层的自然发火危险性进行评价。以新疆某矿23-25号易燃特厚煤层群为研究对象,根据煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选,确定指标性气体为CO、C₂H₄。基于煤的氧化升温试验,测定了该易燃特厚煤层群在不同温度变化区间内各种气体的产生速率及其随温度的变化趋势。利用DSC实验得到不同温度条件下煤样的比热容,并通过改进的卡连金模型分段计算出煤样升温到各温度点所需的时间,将各段时间叠加,得出该矿煤层的最短自然发火期为39 d,为该矿井安全开采该煤层群以及设计实施安全有效的防灭火措施提供了依据。     

古山矿065-2煤层自燃特性与指标气体实验研究

通过对含丝炭层与不含丝炭层典型煤样的热重与热解实验,以活化能为煤自燃倾向性指标,研究古山矿065-2煤层自然发火特性;测定实验煤样在不同热解温度下CO、CH4、C2H4的浓度及浓度随温度的变化规律,结果表明:典型煤层氧化分解属一级化学反应,丝炭煤着火温度低、自然发火倾向性强,须重点监测和防治。在实验研究的基础上,结合指标气体选择的一般原则,建立以CO为主、C2H4为辅的自然发火指标气体体系,提高煤炭早期自燃预测、预报的准确度,以预防矿井发生火灾。     

基于BP神经网络的煤自燃温度预测研究

为了研究煤在氧化升温过程中CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等气体对温度的反馈作用,并通过各气体的数据准确预测煤自燃的温度。以赵楼煤矿为背景,采集部分煤样,放入煤自然发火实验炉中,通过数控程序系统,模拟煤自然发火时的漏风强度和供氧量,收集指标气体和温度等相关数据。采用气体成分分析法和神经网络算法建立BP神经网络预测模型,选取CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4气体浓度作为神经网络的输入层,煤温作为输出层,设置8个隐含层神经元对煤自燃情况进行预测。结果表明：经过训练后,预测温度与实际温度基本吻合,误差控制在0～0.00065,该预测模型的建立对于矿井煤自燃早期预报有着极其重要的指导意义。     

某矿10+11#煤层自然发火标志气体及指标的优选

为了预防煤层自然发火事故,利用煤自然发火模拟实验气体产物分析方法,对某矿10+11~#煤层煤样进行自然发火气体产物模拟实验。根据实验数据,分析了CO、烯烃气体、烷烃气体的产生规律,绘制了煤样升温氧化过程中产生气体浓度随温度的变化曲线,并对煤样自然发火标志气体分析。最后优选出CO、C_2H_4、C_2H_2、C_2H_4/C_2H_6、C_3H_8/C_2H_6作为该矿10+11~#煤层煤自然发火预测指标。     

煤自燃高温段指标气体的B型关联度分析

为了更准确的预测预报煤炭自燃发火,应用灰色B型关联分析法对4个煤样的指标气体进行了优选.通过计算较高温度段内(100～200℃)北皂褐煤、柴里气煤、李一气肥煤和藩一肥煤四个煤样的烃类气体产物浓度及浓度比值与温度的灰色B型关联度,确定了各煤样的指标气体.实验结果表明:北皂褐煤和柴里气煤的C2H6/C2H4与温度的关联度最大,选择C2H6/C2H4作为指标气体最优;而对藩一肥煤和李一气肥煤则选取C3H8/C2H6作为指标气体,因为C3H8/C2H6与温度的关联度最大.不同煤样的自燃发火指标气体一般不同,在实际应用中应综合考虑现场情况,选取最能反映煤温变化的气体产物,为准确预测煤炭自燃提供信息.     

林南仓矿煤自燃指标气体的优化选择

煤自然发火是矿井重大危险源之一。通过煤升温氧化实验,测定了升温过程中的指标气体,采用气体比值法消除风量及煤层赋存对CO的影响,选择了适合林南仓矿自然发火预测预报的指标,确定40℃~70℃预测指标采用CO2/CO作为主要预测指标,CO指标作为辅助指标;70℃~100℃阶段采用CO2/CO指标辅以C2H4进行预测;100℃以上采用C2H4/C2H6辅以CO2/CO进行预测。现场试验表明,该指标体系预测精度比传统的CO、C2H4、C2H2定性指标更为准确。