煤自燃过程特征气体与磁性变化规律实验研究

为了研究煤自燃过程中主要特征气体及磁性随温度的变化规律,利用煤自然发火实验装置对神府矿区的不粘煤进行自燃模拟实验,测试了不同温度下特征气体的产生量,并用改进的古埃型磁测仪测试了常温和加热处理后煤样的比磁化率。实验结果表明,常温下粒径、磁场强度对煤磁性均产生影响,煤自燃过程中磁性剧烈变化之前,CO和CO_2气体产生量随着温度的增大逐渐增大;磁性剧烈变化阶段,当煤比磁化率随着温度的升高急剧增大时,CO和CO_2气体产生量趋于稳定直至下降;270℃为该煤磁性突变的临界点,临界点附近C_2H_4和C_2H_6产生量迅速增大,并且在300℃至350℃增大速率最快。     

程序升温条件下煤的自燃特性研究

利用煤样程序升温自燃性测试实验装置,模拟煤自然的整个发火过程。通过考察煤样的煤温变化、O2消耗量、CO产生量、CO2产生量及其他气体的变化规律,并确定煤的临界温度、气体产生率、最大放热强度及最小放热强度等极限参数,研究东保卫矿煤的自燃倾向性。因此,对该矿的安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火具有积极的指导作用。     

采空区不同粒径遗煤自燃特性实验研究

为了研究采空区不同粒径遗煤自燃特性,基于煤氧复合学说,采用煤自燃程序升温试验装置测试6种粒径下随煤温变化的自燃特性参数。试验结果表明,双柳矿13302综放面煤样的临界温度为70~80℃,干裂温度为110~120℃;在整个升温过程中,耗氧率及CO、CO_2气体产生量与煤温成正比,与煤样粒径成反比;CO气体可作为预测煤矿采空区自燃的指标性气体,而CH_4和C2H6不能作为预测煤矿采空区自燃的指标性气体。试验结果可为采空区自燃危险区域判定提供基础参数。     

古书院矿15~#煤层指标气体优选实验研究

煤在自燃的不同阶段会释放出不同的气体,这些气体的成分及浓度能反映煤炭的自燃程度。为准确地对古书院矿自然发火情况进行预测预报,以古书院矿15#煤为研究对象,通过程序升温实验、利用气相色谱仪,研究了15#煤的自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生气体的变化规律,分析了φ(C3H8)/φ(C2H6)、φ(C2H4)/φ(C2H6)等链烷比和烯烷比比值曲线。结果表明:古矿15#煤的自燃临界温度约为80℃,干裂临界温度约为140℃;15#煤在常温下就能产生CO,且产生量与温度呈指数关系;C3H8出现的温度为60℃,在120~240℃时气体产生量呈现单调递增趋势。结合指标气体优选原则,确定古矿15#煤层自燃指标气体的选择应以CO与C3H8为主,以C2H4、φ(CO)/φ(CO2)、φ(C3H8)/φ(C2H6)为辅。该研究结果对提高古矿煤炭早期自燃预测预报的准确度以及防治矿井火灾具有重要的指导价值。     

古书院矿15号煤层指标气体优选实验研究

煤在自燃的不同阶段会释放出不同的气体,这些气体的成分及浓度能反映煤炭的自燃程度。为准确地对古书院矿自然发火情况进行预测预报,以古书院矿15＃煤为研究对象,通过程序升温实验、利用气相色谱仪,研究了15＃煤的自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生气体的变化规律,分析了φ（C3 H8）／φ（C2 H6）、φ（C2 H4）／φ（C2 H6）等链烷比和烯烷比比值曲线。结果表明：古矿15＃煤的自燃临界温度约为80℃,干裂临界温度约为140℃;15＃煤在常温下就能产生CO ,且产生量与温度呈指数关系;C3 H8出现的温度为60℃,在120～240℃时气体产生量呈现单调递增趋势。结合指标气体优选原则,确定古矿15＃煤层自燃指标气体的选择应以CO与C3 H8为主,以C2 H4、φ（CO ）／φ（CO2）、φ（C3 H8）／φ（C2 H6）为辅。该研究结果对提高古矿煤炭早期自燃预测预报的准确度以及防治矿井火灾具有重要的指导价值。     

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。     

晋城矿区整合矿井煤程序升温特性试验研究

针对晋城矿区整合矿井集中存在的破坏区块多、采空区漏风严重等问题,选取大峪15~#、仙泉15~#、晋平10~#3个煤层开展了程序升温特性试验,分析了CO及烃类气体产生量随煤温的变化规律,测算了自燃临界温度,优选了自燃标志气体指标。结果表明,计算得出大峪、仙泉、晋平3个煤层的自燃临界温度分别为85℃、74℃、55℃,其大小反映了煤初期氧化能力的强弱;根据煤自燃标志气体优选原则,建议将CO和C_2H_4作为煤自燃预测预报的主要指标,辅以规律性良好的其它非吸附烃类气体、链烷比和烯烷比。研究结果对提高晋城矿区类似整合矿井煤自燃预测预报准确度和火灾防治水平具有指导意义。     

CO_2与N_2抑制煤炭氧化自燃对比实验研究

在分析CO2与N2抑制煤层自燃氧化机理的基础上,将兴隆庄矿煤样分别通入CO2和N2气体惰化12h后,利用油浴程序升温实验系统对比分析程序升温实验过程中煤样CO产生率和耗氧速率等参数变化特征。实验表明:吸附CO2气体的煤样在脱附完成后CO的产生量小;煤样中吸附的CO2煤体随温度升高脱附量越大,当煤体温度达到140℃以上时,基本完全脱附,随后煤自燃特性与未吸附的煤样基本一致;在干裂温度下,煤样吸附CO2后比吸附N2煤样CO产生量和耗氧速率小,CO2比N2抑制煤样自燃效果更好。     

珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火标志气体研究

为了探究珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火情况，选取该地区板石煤矿22、23a和八连城煤矿18#、26#共4个煤层进行程序升温特性实验，分析了CO及烃类气体产生量随温度的变化规律，优选自然发火标志气体，测算煤自燃临界温度。结果表明，板石22、23a和八连城18#、26#四个煤层的自燃临界温度分别为101.0℃、97.6℃、121.0℃、169.1℃。CO和C2H4的初现温度大约在30℃与80～120℃，且产生量随温度单调递增，可作为煤自燃预测预报的主要参考指标|而同时，为了保证检测的全面与准确，还可以将规律性良好的其他烃类气体、烯烷比和链烷比进行辅助参考。     

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。     

煤矿矸石山灭火治理与自燃预警技术研究

为有效治理煤矿矸石山的自燃及防止灭火后的矸石山二次复燃,从矸石山自燃原理、灭火方法和灭火材料选择等方面进行了分析。以石灰、黄土、粉煤灰、电石渣为注浆材料,采用注浆法和自主研发的温度在线检测、远程无线传输和温度超限报警的自燃预警技术装置,对寺河煤矿自燃矸石山进行了灭火和自燃预警应用,取得了良好效果。     

矿井火灾防治技术的发展现状及趋势

防治工作主要包括3个方面:煤层自燃发火危险性评价、煤层自燃发火的预测预报和矿井火灾的防治技术。煤层自燃发火危险性评价的目的是要在火灾发生之前对火灾发生的可能性做出科学性的评价;煤层自燃发火的预测预报是在煤矿生产过程中对可能或已经发生的火灾进行监测和预测;而矿井火灾防治技术则是对即将发生或已经发生的火灾采取措施,阻止火灾的发生。     

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。     

韩家湾煤矿煤自燃多级预警指标体系构建

为完善韩家湾煤矿煤自燃预警预报技术指标体系,实现煤自燃隐患的早期准确预警,通过对韩家湾煤矿多个煤层开展煤自燃特性参数的程序升温试验测试,得到了煤样氧化升温过程中气态产物随煤温的变化规律。确定了以CO、ΔCO/ΔO₂、C₂H₄为主,以C₂H₆、C₂H₄/C₂H₆为辅的煤自燃预警指标,进一步分析了预警指标与煤温之间的映射关系,构建了适用于韩家湾煤矿煤自燃防控需求的分级预警体系。研究成果可实现韩家湾煤矿煤自燃的分级预警,对韩家湾煤矿及煤炭开采条件类似矿井的煤自燃预测预报与防控工作提供借鉴依据,能够满足实际的煤火灾害主动防控需求。预警体系的建立对于煤层自燃隐患辨识、主动地防灭火措施实施具有一定的理论指导意义。     

内蒙古乌达矿采空区自燃发火条件实验研究

通过对乌达煤田Ⅷ2C火区自燃形成条件及过程进行观测和理论分析,得出了煤矿导火带形成的条件。当煤矿导火带高度大于采空区深度、遗煤带厚度大于0.4 m、供风输氧量大于煤层燃烧最小需要量、煤体温度高于自燃点、排烟能力大于煤层燃烧的最大产烟量时产生煤田地面火区,并对这一结论在乌达煤田Ⅲ和Ⅷ火区的10个燃烧带进行了验证。     

生产矿井褐煤自然发火治理技术研究

我局开采煤层属于典型的褐煤,极易自然发火。其中三个主要生产矿井都曾发生过自然发火事故,通过对几起事故的分析,总结了经验和教训,以利于防控工作。     

兴隆庄煤矿综合防灭火技术的再实践

矿井火灾是矿井五大自然灾害之一,煤炭自然发火是矿井火灾的主要形式,它约占矿井火灾总数的90%,严重威胁着煤矿的安全生产。采空区煤炭自然发火的防治不仅是矿井防灭火的重中之重,更是矿井火灾防治的难点。本文在以往综合防灭火技术应用的基础上,以兴隆庄煤矿B4328工作面的采空区煤炭自然发火防治为例,综合阐述了综合防灭火技术的探索与创新。通过五大防灭火技术的应用与再实践,以工作面和留置采空区束管内的煤炭自然发火指标气体监测数据所呈现的变化为依据,结合防灭火实践的效果对以往的防灭火技术进行了优化,对存在的问题分析总结出相应的改进措施,创新了夹心闭注胶的快速堵漏风技术,实现了B4328工作面的安全顺利回采。     

基于层次分析法的综放面着火原因探究

煤的化学成分决定了煤矿煤层在开采过程中具有自然发火倾向,需要采取必要的、正确的治理瓦斯、煤自燃的防治等技术措施,从而降低隐患发生的概率。为探究综放工作面的着火原因,基于层次分析法,联系特定矿井或煤层进行分析。结果表明,煤自开采之后发生自燃现象的时间长短、燃烧剧烈程度等只占矿井发生着火事故时对安全的危险程度的一部分;煤自身性质、煤层开掘方式、采煤方法和矿井通风防范等外部条件也都是矿井火灾危害评定所需要考虑的因素与标准。综合分析与评判得到的矿井、煤层或工作面的火灾危险程度,在及时判断与预测火灾的发生、矿井安全管理和火灾防治等方面的操作实施都起到至关重要的作用。     

同忻煤矿煤炭自燃预报体系的确立

大同煤田石炭二叠系煤层属特厚易自燃煤层,其中太原组3#～5#煤层经过火成岩入侵,煤层上部形成硅化煤,极易自燃。针对同忻煤矿一盘区的火灾预报问题,分析了该矿煤样的自然发火规律,利用热重法确定了该矿煤炭的自然发火温度,利用光谱分析分析了煤炭不同温度下的标志性气体,最终确立了该矿井以CO、C2H4为指标气体的二级自燃预报体系,建立了以束管监控为主要手段的煤炭自燃检测系统。