中国北方煤层自燃产物分类及宏观模型

通过对北方煤层自燃实地调查和煤炭燃烧发生、发展过程的研究得出:大多已发现的煤炭燃烧经过阴燃→煤烟→明火→(自然或人为)熄灭(或持续)这一自燃—熄灭进程,并形成三大产物系列:自燃煤产物系列、烧变气体及冷凝产物系列和烧变岩石系列。自燃煤产物系列包括烧变煤、煤灰、煤焦油;烧变气体系列包括硫化氢等气体产物、气体冷凝产物(芒硝、硫磺等);烧变矿物及烧变岩系列包括粉灰、烧变矿物及烧变岩。结合前人对烧变岩的认识,根据其烧变程度将烧变岩分为熔合烧变岩、烘烤烧变岩和熔-烤过渡烧变岩。在此基础上,建立了地层-煤层-构造与自燃煤烧变产物剖面模型。     

物探及频率域处理对煤层自燃区探测的应用

为准确有效地确定煤层自燃区范围,根据煤层自燃区的物性差异,采用了磁法和自然电场法相结合的综合物探方法来圈定自燃区范围.数据处理过程中运用频率域内向上延拓来压制浅部烧变岩磁异常和人工磁异常干扰,从而突出深部烧变岩的磁异常;运用频率域内垂向二阶导数换算,分辨相邻的烧变岩磁异常.结果表明:综合物探和频率域内的数据处理在圈定煤层自燃区边界上有明显的地质效果.     

柠条塔井田烧变岩的地质特征

对神府矿区柠条塔井田中东部考考乌素沟的1-2、2-2、3-1煤层自燃形成烧变岩区的烧变岩特性.利用烧变岩潜水可作为矿井的供水水源,以及在烧变岩附近采煤和进行地下巷道工程时的安全问题作了分析.     

小波边缘检测方法确定煤田烧变岩范围

煤层由于自燃、烘烤而形成具有强磁性的烧变岩，可以利用小波分析来检测烧变岩引起磁异常的突变点，进而确定煤田烧变岩的范围。     

古拉本煤田火灾烧变岩固体废料充填新技术研究与应用

煤田火灾烧毁了大量的煤炭资源,不但造成巨大经济损失,同时还造成地面植物枯萎、大气有害气体增加、地表下沉等环境破环现象。针对古拉本矿区煤田火灾产生的烧变岩固体废物利用的新技术进行讨论,介绍了煤田火灾烧变岩的来源及对环境的危害,并结合火区处理过程中的特点和方法,成功地将固体废物烧变岩利用到矿区的充填中,起到治理煤田火灾和充填烧变裂隙作用,具有较大的应用价值。     

烧变岩及其自燃煤的测井曲线形态

论述了烧变岩的概念、分布及其存在的水文地质意义,分析了烧变岩的测井曲线形态特征,从测井曲线形态判断煤自燃与否及烧变岩分布,以及烧变岩存在对煤矿建设和生产的影响.     

准能露天矿井田范围内小煤窑自燃火区探测及综合治理技术实践与研究

针对神华准能露天矿井田范围内多处小煤窑出现的自燃火区,在分析煤层自燃原因和特征的基础上,通过多种手段测定了地表温度、裂隙塌陷范围、烧变岩范围、露头燃烧范围、探测孔温度及气体等,确定了火源的位置、范围及发展趋势,结合火区的实际,提出以黄土分层覆盖碾压、火区边界打钻灌浆隔离、火区深部钻孔注黄泥浆、火区浅部注胶、局部煤层露头火剥挖为主,塌陷区平整、火区(塌陷区)内灌注黄泥浆为辅的综合灭火技术方案,并在现场进行了实施。现场应用效果表明,该方法工艺简单、针对性强,灭火效果明显。     

西部矿区烧变岩研究现状及展望

烧变岩是由煤层自燃烘烤围岩而导致其变质形成的一类特殊岩石。笔者从水文地质问题、工程地质问题、物理力学特性以及固体废物可持续利用等角度出发,基于烧变岩自身特性,回顾了生态脆弱矿区烧变岩面临的水文地质问题和工程地质问题,并结合“资源利用、变害为宝”的观点,总结了烧变岩作为改性建筑材料和矿区充填材料的新用途,最后提出了烧变岩作为地质旅游景观进一步开发的潜力。通过对生态脆弱矿区烧变岩研究现状的及展望的分析,可以进一步增进对烧变岩工程效应的认识,并实现烧变岩资源的可持续利用。     

广西大厂铜坑矿火区烟气治理与控制

广西大厂铜坑矿细脉带矿体自燃是国内外罕见的突发性矿岩自燃火灾,空区垮通地表后烟气冒出对环境造成污染,但经过多年的科技攻关,在火区烟气治理与控制技术方面取得了一定成效,有效的消除了火区烟气冒出对环境的影响。     

古书院矿郭山排矸场火区快速治理技术北大核心

为了解决由于矸石山自燃造成的各种各样的环境问题,在火区治理的基础上提出了'钻探评估,由深及浅,由边缘到中心,高温消除,钻孔充填封堵,黄土覆盖防复燃'的矸石山综合治理思路,矸石山自燃火灾主要为矸石遗留煤炭自燃所引起的隐蔽性火灾。通过对古书院矿郭山排矸场的研究发现,郭山排矸场火区存在火区位置隐蔽,漏风通道多,复燃几率大的特点。针对治理区域存在的问题,提出了详细的探测火区、分析火区,治理火区的新技术,经过对郭山排矸场火区为期半年的综合治理,该区域的火势得到了明显的控制。     

瓦斯与煤自燃共存研究（II）：防治新技术

基于瓦斯与煤自燃共生发生场所的不同定义了煤岩跨尺度裂隙场概念,深入探讨了共生灾害防控机理及技术方法,即通过合理改变跨尺度裂隙场中的场流分布以消除瓦斯与煤自燃共生灾害--共生区域Se=0,提出固相颗粒输运改变煤岩体裂隙漏风场尺度、低温液态惰气改变采空区温度场和气体浓度场两种防治共生灾害新技术。建立了固相颗粒输运改变网络裂隙场场流模型,讨论了颗粒填充漏风裂隙场后,漏风裂隙尺度、可通路径的变化,致使漏风阻力增大,保证了瓦斯抽采处于安全的煤岩体裂隙场和低氧气浓度场;理论揭示了低温液氮防治共生灾害机理,并自主设计了液氮防灭火模拟平台,结果表明：液氮注入火区能迅速吸热膨胀,产生大量的低温氮气,扩散进入采空区空间,对热（火）源形成惰化隔离带,同时低温氮气携带水凝气与采空区隐蔽热（火）源产生的热风压进行热交换,降低热（火）源温度在可燃点温度以下,主动吞噬热（火）源。     

松软巨厚煤层高冒区自然发火原因及防治技术

从煤炭自然发火所必须的4个要素出发,分析了松软巨厚煤层高冒区自然发火的原因,详细阐述了高冒区浮煤产生的原因和巷道风流的热风压以及巷道起伏引起风流的动压差对漏风的影响,针对耿村煤矿12190下巷火区的特点提出了应用三相泡沫新技术防治高冒火区的新观点,并制定了工艺实施方案和技术参数,分析了应用效果。实践证明三相泡沫防灭火技术能够有效的扑灭并防治高冒区的煤炭自燃,为松软煤层高冒火区的治理提供了新的途径。     

基于无线传感器网络的煤层自燃火源定位监测

为了实现采空区自燃火源定位监测,基于无线传感器网络(WSN)技术,提出一种煤炭自燃预测预报监测系统的总体设计,在该系统中无线传感器按照一定的网络的拓扑控制机制和火源定位机制,高精度在线实时测量煤炭自燃隐患区点及其附近的温度等自燃特征参数以实现煤层自燃火源定位.对比试验表明,该系统控制方便、工作稳定,能实现可靠的无线数据传输,而且可以较准确地判定煤层自燃隐患发展程度及其范围,对安全防治煤层自燃有很好的指导作用.     

高倍阻化泡沫防治煤自燃

针对目前采用的物理方法达不到有效防治煤自燃的现状,研制了新型的以改变煤自燃性为主的化学阻化剂材料和无动力双负压泡沫发生器,并以泡沫为载体注入到易自燃区域进行防灭火.对生成的高倍阻化泡沫的化学阻化特性进行了测试,结果表明高倍阻化泡沫是一种高效而经济的防灭火新技术.     

下分层工作面煤自燃早期辨识与防治

难胶结人工顶板层状漏风诱发煤体自燃是下分层工作面巷道掘进及生产过程中防灭火难题。针对煤自燃初期气体产物量小易受风流稀释而难以检测的问题,在向下分层煤层顶板布置专用测试装置,监测煤体内部气体的温度和气体成分,判定煤自燃状态。研究结果表明,煤体内测点最高可检出175×10^-6,巷道风流仍不能及时发现煤氧化气体产物;易自燃下分层煤体因二次氧化,自燃进程快,监测煤体内部气体能够实现煤自燃的早期辨识;煤层顶板冒落岩石胶结程度低,形成平面漏风是下分层煤体自燃的直接原因,通过向上分层采空区沿煤层走向注入高分子材料形成漏风封堵墙,有效控制了下分层煤体的自燃。     

烧变岩富水特征与采动水量损失预计

烧变岩含水层是榆神府矿区重要的生态水源。为研究采煤引起的烧变岩水量损失和烧变岩水保护问题,分析了烧变岩的分类、分布特征、水力联系和富水特征,运用数值模拟方法预计了采动引起的烧变岩水量损失,提出了烧变岩水"异地储存"的三种途径。研究表明:烧变岩可分为三大类五小类,烧结岩、类熔岩是主要储水载体;烧变岩分布受地形控制,规模受煤厚、出露高度和自燃条件影响,富水性受补给条件、排泄条件和储水条件决定;烧变岩含水层接受上覆含水层的补给,以泉和矿井疏放水的形式进行排泄;模拟得到需要疏放的烧变岩含水层水量和钻孔布设方案。在总结以往保水采煤经验基础上,提出采用水库储水、采空区储水和地表灌溉三种"异地储存"途径来保护利用烧变岩水资源。     

矸石凝胶隔离带防灭火新技术的应用

针对综放采煤工艺的采空区冒落空间大、采空区漏风量大、遗煤多、易自然发火的特点,从消除引发自然发火的主要条件出发,提出了在综放采空区内部构筑矸石凝胶隔离带的办法来消除自燃隐患,并对其防灭火效果进行了考察。为综放采空区的防灭火提出了新的技术手段。     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。     

上海庙西部矿区三层煤综合防灭火研究

开采易自燃煤层时防灭火工作必须"以防为主,防治结合",采取有针对性的措施,使煤炭自燃的4个条件不同时存在。该文以"防治加监测"为主要防灭火手段,主动采取了注氮、灌浆、高压长壁注水、矸石袋墙、预测预报等措施,确保了三层煤的安全开采,对上海庙西部矿区三层煤的安全开采具有指导性的意义。