高精度遥感在地下煤火探测中的应用研究

针对乌达矿区地下煤火的类型和特点,将火区地质模型(燃烧分带、燃烧系统、燃烧阶段等模型)认识与高精度遥感的优势相结合,通过燃烧裂隙、燃烧系统和采煤工作面等重点信息的提取,大幅度提高了煤火信息的获取水平和探测精度。     

露头火区煤火蔓延规律相似模拟实验研究

利用流体运动相似模拟准则确定煤田露头火区的模型参数,制作露头火区相似模拟实验装置。利用实验装置进行露头火区煤火燃烧过程模拟,得出在煤田露头火区中燃烧距离越大,煤火蔓延速度越小,并且拟合得到了煤火燃烧距离和蔓延速度间的关系方程。通过改变实验中的进口风速,得到进口风速越大,煤火蔓延速度越大,燃烧距离越长。     

我国破解地下煤火防治难题

正中国矿业大学地下煤火研究团队与国内外多家研究机构、院校合作,新近攻克了将煤田火区热能转变为电能等清洁能源关键技术难题,这有助于将每年数亿t白白烧毁的地下煤炭资源重新加以利用。地下煤火是煤田火和矿井火总称,全世界每年约有10亿t煤炭被地下煤火烧毁。煤火燃烧在浪费能源的同时,也释放大量有毒有害气体和烟尘。每年仅地下煤火     

煤田火区裂隙场及其透气率分布特征

在分析煤火控制体范围及其介质属性特征的基础上,结合煤层开采上覆岩层移动规律,确定了煤火控制体内不同裂隙区域空间范围及其透气率的计算方法。提出了单元煤田火区烟气流场模型等效透气率Ke的计算方法。在此基础上,提出了单元火区单位时间耗氧量的计算方法。     

新疆煤田火灾烟气流动与传热特性的研究

根据岩层控制理论,分析了新疆煤田火区上覆岩层因煤层燃烧产生空区导致的移动范围及其分布,根据火区不同区域裂隙发育、温度分布和烟气流动特性,将火区分为燃烧区Ⅰ、燃烧空区及垮落区Ⅱ和燃烧火区影响区Ⅲ,分析了火区烟气在不同区域随灭火工程动态演化的运移特点,建立了描述其流动特性的模型;初步尝试分析了火区的传热特性,并将其用于估算火区煤量的直接燃烧损失,提出了一种基于火区烟气流动和传热特性分析的煤燃烧损失量的计算方法.     

地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧耗氧速率的计算

运用过量空气系数、动力学反应和供氧的时间尺度,分析了地下煤火不同温度阶段的燃烧状态。在高温阶段,地下煤火燃烧反应速率很快,巷道和裂隙漏风所供给的氧含量不能满足煤体燃烧所需的氧含量,煤体燃烧耗氧速率受控于氧气供给速率,地下煤火处于贫氧不完全燃烧阶段。根据S.Krishnaswamy提出的单颗煤粒动力学反应-扩散模型,推导了地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧状态下耗氧速率计算式,并运用案例数值模拟分析和验证了该计算式。结果表明,该式能有效地估算地下煤火高温阶段受控于供氧速率的耗氧速率。     

气象条件对地下煤火浅层温度的影响

选择内蒙古乌达煤田火区中的18号火区作为研究区域，对浅层测温数据进行分析研究，分别量化分析了降水量、气温、风速3个气象要素与地下煤火浅层温度在时空上的变化趋势及它们之间的关系。结果表明：降水量是影响地下煤火浅层温度变化的重要因素，大的降水过程可达到降低煤火浅层温度的效果；气温的日变化对于地下煤火的影响只限于表层，季节性变化影响的深度更大；风速与地下煤火之间在短期内并没有直接的作用关系，但它会影响到火区的通风供氧与煤火信息的提取。     

新疆地下煤火风险分布格局探析

在分析地下煤火燃烧的影响因素的基础上,从煤的自燃倾向性、煤层与氧气接触以及诱发煤火燃烧3个方面遴选指标建立了煤火风险评估指标体系。以1 km×1 km栅格为评价单元,集成了基于GIS空间分析的新疆煤火风险评估数据集,并运用区域地下煤火风险评估方法进行风险分析与评估。结果表明：新疆地下煤火风险的总体分布趋势是中部极高,南疆偏高,而西北部偏低;各个含煤区中,吐哈与准南、乌恰含煤区煤火风险等级较高,南疆的西昆仑与阿尔金含煤区次之,西北部的伊犁与准北含煤区的地下煤火风险则较低。精度验证表明,评估精度达80%以上,可以为新疆地下煤火监测与煤火灭火策略的制定提供科学依据。     

大柳塔矿区煤火高光谱热红外定量探测研究

为了准确提取内蒙古大柳塔矿区煤火燃烧范围,基于夜间TASI航空热红外高光谱遥感数据,采用发射率归一化方法和地表同步测温数据建立空-地回归方程反演地表温度,选择合理的阈值提取煤火热异常范围。在此基础上,利用Modtran4模拟大气上行、下行辐射和透过率,并结合反演的地表温度解算地物发射率,利用地物自身发射率光谱上的特性差异,将电厂温排水、热厂房和烟囱等非煤火热异常从煤火热异常中分离,排除了干扰因素对提取地下煤火燃烧异常区范围的影响。结果表明,TASI数据1~16波段(8054.8~9679.3nm)适合煤火热红外温度反演,反演的地表温度精度满足定量探测研究,提取的煤火燃烧热异常范围准确,能够为矿区煤田灭火提供一定的决策支持。     

遥感技术在乌达煤火变化监测中的应用（增刊）

煤田火灾问题存在由来已久,利用遥感技术进行煤火监测正引起广泛关注。为更加精确地圈定乌达煤火的燃烧范围,本文以乌达2000年、2006年和2010年三时期的Landsat TM和ETM 热红外及多光谱遥感影像作为基本信息源,采用温度反演、最优密度分割和地质条件分析,提取各年的煤田热异常信息,再通过ArcGIS空间叠加分析和逻辑分析,研究煤田火灾随时间的动态变化过程。结果圈定了煤田火区的燃烧范围和2000-2010年来煤火变化面积及速率,对于发展煤火理论和乌达煤火的治理皆有一定的理论与实践意义。     

泡沫凝胶防治煤炭自燃的特性与机理

针对现有煤矿防灭火技术存在的不足,提出并研发了泡沫凝胶防灭火技术。阐述了泡沫凝胶防灭火技术的特点,并通过固水特性实验、扩散模拟实验以及封堵漏风实验研究了泡沫凝胶的防灭火特性,研究结果证明泡沫凝胶兼有良好的固水、扩散、覆盖和封堵漏风通道的防灭火优点;建立了采空区浮煤自燃的动力学模型,结合模型分析了泡沫凝胶的大面积扩散覆盖、固水降温、封堵漏风、降低氧气浓度的采空区煤自燃防治机理,并将该技术在煤矿现场进行了实际应用,结果表明该技术能有效地防治采空区煤炭自燃。     

采煤工作面顺槽煤炭自燃危险性评估

根据采煤工作面顺槽煤炭自燃的特点 ,结合矿井火灾评价指标 ,建立了工作面顺槽煤炭自燃危险性的多级多层次评估因素集。运用模糊数学的理论和方法 ,建立了煤炭自燃评估指标特征值、隶属函数及权重的确定方法。根据模糊综合评价原理提出了煤炭自燃危险性的模糊评估模型 ,并应用此模型对某矿采煤工作面顺槽煤炭自燃危险性进行了评估     

废弃小煤窑采空区自燃火区治理关键技术的应用研究

在应用同位素测氡法进行火源位置精确探测的基础上,采用变比例的动态混合浆液,对雪坪煤矿南侧小煤窑煤炭自燃隔离带及火区钻孔进行充填封堵并加固,同时应用新型阻化凝胶局部消除高温并根据火区信息的动态检测结果对灭火参数进行动态调整,以保证灭火效果。     

煤矿火区管治中采场调压数学模式的作用分析

基于工作实践,分析了煤矿火区管治中采场自然发火的充分必要条件,并着重介绍了调压数学模式在煤矿火区管治中的作用,描述具体的发火预防措施以及具体的发火治理措施。调压数学模式能够确定采场自然发火的可能性,预测采场自然发火的位置。     

测氡探火技术在东山煤矿观家峪进风井火区治理中的应用

结合东山煤矿观家峪进风井火区治理工程应用实例,介绍测氡探火技术确定煤层自燃火源位置的基本原理、探测方法及数据处理过程等。该技术为制定自燃火区治理技术方案及措施提供了技术支持,给矿井防灭火工作提供了便利,具有广泛的应用前景,对治理煤矿自燃火灾具有重要的推广价值。     

攀枝花宝鼎矿区海宝箐片区4~#煤层露头火灾综合治理

根据攀枝花宝鼎矿区海宝箐片区4#煤层露头火灾的特点和治理难点,采用以胶体防灭火技术为主,同时采用爆破、剥离、平整的有效手段对火区进行了综合治理后,火区钻孔温度和CO气体体积分数明显下降,火区燃烧特征消失,保证了周边矿井的安全生产,消除了火区带来的安全隐患,取得了显著的治理效果。     

谢桥矿煤样不同粒度下的升温实验研究

利用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,通过考察不同粒度媒样在煤温变化时O2消耗量、CO产生量、CO2产生量及其他气体的变化规律,确定煤的临界温度、气体产生率等极限参数,研究谢桥煤矿的自燃倾向性。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。     

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。     

矿井火灾发生原因与防治技术

在防治矿井煤炭自燃的过程中,由于煤自燃特点及矿井的实际条件,单一的手段难以起到完全理想的效果,往往需要多种防灭火技术综合应用。文章概述了我国矿井防灭火技术基本现状,介绍了随着科学技术的发展而出现的新的防灭火技术,并分析了我国矿井灭火中存在的问题。