煤自燃多参数预报指标试验研究

针对采用CO单一指标不能有效预测大佛寺煤层自燃的现状,通过模拟现场真实的漏风、蓄热条件,研究了大佛寺煤矿煤自燃多参数预报指标气体随煤温升高的变化规律。根据试验结果,确立了以φ(CO)/φ(CO2)、Graham指数、Δφ(CO)/Δφ(O2)为主的多参数预报指标体系。结果表明:当φ(CO)/φ(CO2)指数分别在0.1、0.1~0.2、0.2范围时,Graham指数在3、3~6、6时,分别对应大佛寺煤样的自燃氧化阶段、自燃氧化加速阶段和剧烈自燃氧化阶段。     

柴家沟矿4~(-2)煤层自燃标志气体优选实验研究

为提高柴家沟矿4~(-2)煤层自燃预测预报准确性,采用XK-Ⅶ大型煤自燃实验台模拟4~(-2)煤层自然发火过程,对自燃特性参数、单一标志气体、复合标志气体进行分析。实验证明:当煤温在70～80℃时,煤样耗氧速率明显加快,放热强度曲线斜率逐渐增大,当煤温在100～120℃时,耗氧速率迅猛增加,放热强度曲线斜率明显增大,故推断4~(-2)煤层自燃临界温度在68～80℃,干裂温度在100～120℃;由于φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)随煤温变化的灵敏性和规律性强,且在井下容易检测,故将φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)选作预测4~(-2)煤层自燃的主要标志气体参数;由于φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)能从一定程度上反映4~(-2)煤层自燃发展阶段,故将φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)选作预测4~(-2)煤层自燃高温阶段的辅助标志气体参数。     

基于主成分分析法的东荣一矿煤层自然发火 指标气体实验研究

为有效预防东荣一矿由煤自燃引起的灾害,通过煤自燃氧化实验,研究东荣一矿煤层自然发火特性,测定出实验煤样标志气体出现的临界温度并分析其体积分数随煤氧化温度的变化规律;运用主成分分析法对温度、一氧化碳体积分数φ(CO)、烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)等9个指标进行综合评判分析,优选出对预测煤自燃起主导作用的指标。研究结果表明,指标气体出现的临界温度及其规律性可以反映出煤的自然发火过程。根据指标气体优选原则和主成分分析法的优选结果,建立以φ(CO)、φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)、φ(C_2H_2)作为主要指标,以烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)作为辅助指标的东荣一矿煤层自然发火预测预报体系,提高了煤层自燃早期预测预报的准确性,实现了对矿井火灾的预防。     

高地温条件下的煤自燃预报指标优选实验研究

高地温环境对矿井煤自燃过程及指标气体的产生有较大的影响,从而影响煤自燃早期预报。针对这一问题,通过对煤样进行充氮40℃恒温处理,模拟矿井高地温环境使其以40℃为起点进行程序升温实验,分析指标气体变化规律,并对比常温煤样实验结果,进而进行预报指标优选。结果表明:高地温环境会使得煤体特征温度出现明显降低,指标气体浓度及增长率出现显著升高,更容易发生自然氧化;CO、C_2H_4、φ(CO)/φ(CO_2)、链烷比能够作为主要的预报指标进行煤自燃的早期预测,CH_4、C_2H_6只可作为辅助预报指标。     

凤凰山矿煤自燃发火规律实验研究

为了研究和掌握凤凰山矿15号煤层自燃发火规律,利用程序升温氧化实验,得出15号煤的临界温度在60～70℃之间,干裂温度在120～130℃之间,同时,确定以CO为主、C_2H_4为辅的预测预报自燃指标气体,并且利用复合气体φ(CO)/φ(CO_2)的比值与煤温的对应关系测算煤样的低温氧化进程,为井下煤自燃防治提供参考。     

基于程序升温的煤自燃标志气体实验研究

为有效解决袁店二井煤矿7_2煤层自燃问题,对煤样进行程序升温实验研究煤自燃标志气体,通过分析煤氧化过程中不同温度阶段气体产生规律,研究煤自燃预测预报标志气体与其之间的对应关系。结果表明:实验煤样的自热临界温度为60~70℃,氧化活跃阶段临界温度为120~130℃,在60~100℃时,选取CO作为标志气体,在100~130℃时,选取第二火灾系数R_2作为标志气体,在130℃以上时,选取C_2H_4作为标志气体,以C_2H_6、链烷比φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)和烯烷比作为辅助标志气体,以此可判断该煤层煤自燃发展程度。     

煤矿采空区自然发火指标气体的选择研究

采用CSC-B2煤低温自燃实验台测试了井下混合粒度煤样,研究煤样解析出的各指标性气体(CO、CO_2、C_2H_6、C_2H_4、C_2H_2、C_2H_4/C_2H_6)与温度的变化关系,即得到不同温度条件下的自燃指标气体,确定煤层自燃早期预测预报指标气体。     

灰色关联法在煤自燃标志气体优选中的应用

鉴于目前以CO、C_2H_4和C_2H_2为标志性气体已不能满足煤层自然发火的早期预测预报,以神华新疆能源公司碱沟煤矿B_2煤层自然发火标志气体产物测试数据为例,选取100～300℃煤样氧化产物浓度,运用灰色关联法计算分析煤体升温时所产生的气体浓度与燃烧温度的关联度,根据计算结果对关联度进行排序,确定合理的煤层自然发火指标气体。计算结果表明:关联度γ_3>γ_5>γ_4,即φ(C_3H_8)/φ(CH_4)、φ(CO)/φ(CO_2)、φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)与煤燃烧温度关系最为密切,3种标志气体关联度大于0.6,并与φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)进行对比,验证了3种标志气体选取的合理性。因此,φ(C_3H_8)/φ(CH_4)、φ(CO)/φ(CO_2)、φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)可作为碱沟煤矿B_2煤层自然发火早期预测预报标志气体。     

煤自燃复合指标气体生成规律实验研究

复合指标气体受环境因素影响较小,能对矿井煤自燃的发生进行及时准确的预报。应用煤恒温氧化装置,模拟采空区蓄热环境,研究采空区遗煤发生氧化反应时指标气体的生成特性,实验选用不同粒径的官地矿焦煤煤样。研究结果表明,随温度增加,H_2/CH_4、O_2/(CO+CO_2)比值减小,CO/CO_2的比值增大,且温度超过80℃后,上述比值会发生剧烈变化。随煤样粒径减小,H_2/CH_4、CO/CO_2比值增大,O_2/(CO+CO_2)比值减小,粒径越小,比值变化趋势越明显。煤样在150℃温度下加热60 min后,复合指标气体比值变化率发生较大改变,这段时间是煤由快速氧化到自燃的关键时期。     

煤低温氧化标志性气体分析及优选研究

为了预测采空区遗煤自燃问题,以豹子沟煤矿10101综放面采空区遗煤为研究对象,利用煤自然发火气体产物模拟试验系统测试煤低温氧化过程标志性气体释放种类。试验表明:采空区遗煤与氧气发生低温氧化过程中,会伴随产生CO、CO_2、CH_4、C_2H_2、C_2H_4、C_3H_6、C_3H_8和C_4H_(10)等气体。分析发现CO浓度随采空区遗煤低温氧化阶段温度升高而逐渐增大的程度比其他气体更明显。CO是标志煤低温氧化的最佳气体,对采空区CO进行研究有利于早期预测采空区遗煤自燃情况。     

东欢坨矿煤层自燃指标气体分析

为了预防预报东欢坨煤矿的自燃火灾,现利用程序升温-气相色谱联用实验,检测升温过程中指标气体含量,进行了CO、CO_2、CO/△O_2、C_nH_(2n+2)/C_nH_(2n+2)、C_nH_(2n)/C_nH_(2n+2)、C_nH_n/C_nH_n等的计算。结果表明:在煤低温氧化全过程中,都可以检测到CO,在140℃以后可检测到C_2H_4。因此针对东欢坨,在50~350℃,选择CO作为指标,并利用CO_2、C_2H_6和C_3H_8为辅助指标。当温度达到140~300℃,选择C_2H_4作为预测指标气体,并利用C_2H_4/C_2H_6及C_2H_4/CH_4指标气体作为该温度段内的辅助标志气体,由此确定的指标气体,为东欢坨煤层自燃火灾防治提供了依据。     

许疃煤矿煤炭自燃指标气体优选与应用

为了有效预防许疃煤矿3_238工作面采空区遗煤自燃,通过采集该工作面煤样进行煤自燃倾向性测试和低温氧化试验分析,优选出预测煤自燃指标气体:煤温在20～100℃时,以CO作为指标气体;煤温在100～150℃时,以C_2H_6作为指标气体;煤温在150℃以上时,以C_3H_8作为指标气体,并以链烷比作为辅助指标参数。根据测试结果,采用插值拟合方法,得到各指标气体体积分数与温度之间的函数关系式。基于所建立的拟合函数关系式,通过检测煤体温度,可以计算出CO、C_2H_6及C_3H_8的体积分数,用于推测采空区自燃状况。现场应用结果表明,采空区遗煤自燃预测效果良好。     

高瓦斯易燃煤层自燃判别指标体系的实验研究

通过煤自燃程序升温实验,分析了在不同温度下平顶山矿区己组煤样的耗氧速度以及CO_2、CO、CH_4、C_2H_4、C_2H_6等气体的产生量,研究了己组煤在整个氧化阶段气体产物的生成规律及其特征,得出煤样耗氧量与煤温升高之间的对应关系。最终确定CO、C_2H_4、C_2H_6作为判断己组煤自然发火的不同阶段的标志性气体,CO/CO_2、C_2H_4/C_2H_6比值作为辅助指标。根据试验结果确定平顶山矿区己组煤自燃标志性气体临界判别指标值,为实现己组煤自然发火的准确预测预判提供依据。     

煤自燃阶段性预测预报临界指标实验研究

以杭来湾煤矿3~#煤层为研究对象,采用煤自燃程序升温与色谱分析联用实验系统,对不同粒度的煤样进行氧化升温实验,测算了耗氧速率、气体产生率及放热强度等煤自燃特征参数,确定了划分煤自燃缓慢、加速及剧烈氧化阶段的临界温度值,优选了不同氧化阶段的指标气体及其临界范围,得到了C_(CO)/C_(CO_2)与Δ_(CO)/Δ_(O_2)为煤自燃进入加速氧化与剧烈氧化的临界判别指标,为杭来湾煤矿3~#煤层自燃的分级预警及科学防控提供了理论依据。     

煤自燃标志气体的阶段特征实验研究

基于程序升温实验,对东胜褐煤、补连塔不黏煤、保德气煤的CH_4、C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6值、△CO/△O_2值、O_2等自燃标志气体进行测定。结果表明:CO的产生存在于整个氧化过程;CH_4出现的时间与CO相当,但浓度低于CO,且在不同煤种中有不同的显现规律;C_2H_6出现时间晚于CO和CH_4,C_2H_4出现的时间最晚,在较高温度段才出现。煤氧化不同阶段特征气体的表现形式不同,判断煤的自燃阶段时避免采用单一CO气体指标,应选取不同的特征气体作为煤自燃阶段的预警指标以提高煤自燃预报的可靠性。对于测试煤种,应选择CO和C_2H_4作为煤炭自燃氧化的指标气体,并将CH_4、C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6值、△CO/△O_2值、O_2作为自燃辅助预警指标。     

七五煤矿■煤层自然发火各阶段指标气体优选研究

针对七五煤矿3~#煤层217工作面自然发火问题,通过煤低温氧化试验和灰色关联度分析相结合的方法,优选了自然发火指标各阶段标志性气体的预测指标。通过试验研究得出:在煤自燃早期CO与煤温具有良好的对应关系,可使用CO单个指标进行煤自燃早期预测预报。而在加速氧化阶段:乙烯(C_2H_4)、乙烷(C_2H_6)、丙烷(C_3H_8)、烯烷比(C_2H_4/C_2H_6)和链烷比(C_3H_8/CH_4)等随煤温升高普遍呈现较好的规律性。基于灰色关联度分析,进一步区分预测指标可信度。通过计算煤加速氧化阶段各气体指标与煤氧化温度之间的灰色关联度,得出七五煤矿3~#煤层加速氧化阶段首选预报指标为C_3H_8/CH_4,第二预测指标为CO,第三预测指标为C_2H_6。该研究成果提高了煤自燃预测结果的准确性,为七五煤矿217工作面自然发火治理提供科学依据及理论指导。     

陕北侏罗纪煤田浅埋近距离煤层煤自燃预测预报体系研究

为了更好地掌握浅埋近距离煤层煤样的自然发火在不同阶段所显现的特征，并以此为根据及时采取相关措施加以防范，运用程序升温系统测试了2种不同煤层煤样的耗氧速率，结合CO浓度确定了临界温度点。对不同氧化阶段的气体产物进行了研究，并从诸多气体产物中选取了指标气体，结合多参数指标方法，最终建立了多煤层煤自燃预测预报体系。研究结果表明，这2种方法均可计算临界温度和干裂温度，其中2种煤样的临界温度为70℃～80℃，干裂温度为110℃～120℃。在氧化初期耗氧速率和Graham指数变化较小。预测两煤层煤自燃的主要指标为φ(C₂H₄)/φ(CH4)；φ(CO)，φ(C₂H₄)，φ(CO)/φ(CO₂),Graham指数，耗氧速率可作为辅助气体指标。由此建立的煤自燃预测预报体系可以精准地判断煤层自燃所处阶段，为多煤层煤自燃预报及救灾提供参考。     

王洼二矿上分层遗煤自燃特性的试验研究

为了掌握王洼二矿5号煤上分层遗煤的自燃规律,通过程序升温实验台对5号煤上分层遗煤与原始煤样的自燃特性参数进行对比研究。研究发现王洼二矿上分层遗煤的耗氧速率、CO产生率、CO_2产生率与放热强度均要大于原始煤样且120℃后更加明显,而上分层遗煤煤样特征温度及生成C_2H_4和C_2H_6气体所需温度均低于原始煤样,说明王洼二矿5号煤上分层遗煤更易发生自燃,危险性较大。     

基于大佛寺矿的煤自燃多参数指标气体实验研究

针对采用CO单一指标气体作为煤自燃判别依据的局限性,通过模拟采煤工作面真实漏风、蓄热环境,研究了大佛寺矿煤自燃多参数预报指标气体随煤温升高的变化规律。根据实验结果确定了以CO/ΔO_2,CO/CO_2,C_2H_4/C_2H_6为主要指标气体的多参数预报体系。研究成果对大佛寺矿的防灭火工作具有很好的指导意义。     

高硫高沼气煤层自燃标志气体指标的研究

根据煤升温氧化实验测得的着火温度、激烈氧化升温速率,将煤样按氧化自燃性分为三类,确定了CO等预报指标的临界值取值原则,C_2H_4、C_2H_6、链烷比等指标的适用范围,高硫高沼气煤层自燃预报指标的选择范围。