济宁2#井煤样自燃倾向性测试

利用大型煤低温自然发火实验台,对煤自燃特性参数进行了测定和计算,确定了煤的自然发火期、临界温度、气体产生率、放热强度和极限参数,为煤自燃过程的研究和煤自燃火灾的预测打下了基础.     

松散煤体低温氧化放热强度的测定和计算

根据煤低温自然火实验台测定的温度场变化和传热理论,推导出计算不同温度松散煤体低温氧化放热强度的热平衡法;由实验测定的气体浓度变化量,推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速率、ＣＯ和ＣＯ２产生率;结合煤氧复合过程的键能量变化量,得出低温氧化放热强度的键艰算法,确定其上限和下限,为煤自燃特性的定量分析及自然发火预测提供了理论依据。     

济宁2^#井煤样自燃倾向性测试

利用大型煤低温自然发火实验台，对煤自燃特性参数进行了测定和计算，确定了煤的自然发火期、临界温度、气体产生率、放热强度和极限参数，为煤自然过程的研究和煤自燃火灾的预测打下了基础。     

枣泉矿2#煤层自然发火特性实验研究

利用大型煤低温自然发火实验台,对枣泉矿2#煤层煤样自燃特性参数进行了测定,确定了煤的最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化放热强度和自燃极限参数,为枣泉矿自燃火灾的预测预报及防治提供了参考依据.     

彬县下沟矿4#煤层自燃特性参数实验研究

 利用XK-IV型煤自然发火实验台,实验模拟下沟煤矿采空区浮煤自然发火过程,测算出该煤层的最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化速率和放热强度等自燃特征参数,为下沟煤矿自燃火灾的预测预报及防治提供了依据。     

杭来湾煤矿3~#煤层自燃极限参数的实验研究

为了研究杭来湾煤矿3~#煤层开采过程中煤自燃危险区域的判定依据,利用大型煤自然发火实验台,模拟了该煤层从常温到170℃的自然发火过程,确定了其实验最短自然发火期为52 d。测算了耗氧速率与放热强度等煤自燃特性参数,掌握了最小浮煤厚度、下限氧浓度和上限漏风强度等极限参数。结合现场实际开采条件,提出了预防3~#煤层自燃的临界参数,为该矿煤自燃防治提供了重要的理论依据。     

西山矿区不同煤种低温氧化时热动力学参数研究

针对数值模拟过程中因煤自然发火导致瓦斯爆炸所需的重要基础数据不足,在试验室借助热重试验研究不同煤种质量和放热量的变化规律,得到不同煤样发生低温氧化时的温度区域。通过管式炉程序升温和色谱仪开展不同煤样产生气体分析试验,确定在不同温度时管式炉出口不同气体的含量,得到耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度与温度变化规律。试验结果证明:着火温度与煤的变质程度成正比关系,煤的变质程度越高,发生低温氧化时温度区域越宽;温度相同时,煤的耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度与变质程度成反比,变质程度较差的煤,更加容易发生自燃;CO产生速度高于CO2产生速度;随着温度的升高,耗氧速率、CO与CO2生成速率、放热强度指数关系升高;放热强度与耗氧速率成线性关系。试验结果可用于煤发生自燃时的数值模拟和预测火区发生瓦斯爆炸危险性。     

武乡矿区多煤种低温氧化阶段特性参数研究

针对数值模拟过程中因煤自然发火导致瓦斯爆炸所需的重要基础数据不足,在试验室借助热重试验研究不同煤种质量和放热量的变化规律,得到不同煤样发生低温氧化时的温度区域。通过管式炉程序升温和色谱仪开展不同煤样产生气体分析试验,确定在不同温度时管式炉出口不同气体的含量,得到耗氧速率、CO与CO_2生成速率、放热强度与温度变化规律。试验结果证明:着火温度与煤的变质程度呈正比关系,煤的变质程度越高,发生低温氧化时温度区域越宽;温度相同时,煤的耗氧速率、CO与CO_2生成速率、放热强度与变质程度呈反比,变质程度较差的煤,更加容易发生自燃;CO产生速度高于CO_2产生速度;随着温度的升高,耗氧速率、CO与CO_2生成速率、放热强度指数关系升高;放热强度与耗氧速率呈线性关系。试验结果可用于煤发生自燃时的数值模拟和预测火区发生瓦斯爆炸危险性。     

自然发火实验测定煤低温氧化活化能

煤低温氧化活化能是分析煤自燃特性的重要指标。文章提出了利用可加热的小型自燃发火实验台测定煤低温氧化活化能的方法。利用该方法测试了不同自燃倾向性、不同粒度范围煤样的低温氧化活化能,并研究了动态吸氧量、粒度与活化能之间的关系。运用自然发火实验可以准确测定实际煤体的低温氧化活化能,测试结果符合实际的煤低温氧化特性,可以较好地表征煤自燃倾向性。     

煤自然发火期预测模型研究

通过对煤自燃过程及总参数的理论分析，得出煤体自然发火期与表征外界散热条件的毕渥数Bi、表征煤体散热性的煤体导温系数α和表征煤体放热性的参数A有关．根据大型煤样自然发火实验台(1．5t)的测定结果，求出与发火期相对应的煤体等效放热强度，并拟合出等效放热强度与表征煤体自燃性强弱的特征放热强度的函数关系，从而建立了实验条件下煤体自然发火期预测模型，该预测模型中未知参数少，易确定，预测误差小于15％．     

煤自燃极限参数的实验研究

煤自燃极限参数的确定是煤层自燃预测技术的基础。利用”XK-Ⅲ型”大型煤低温自然发火实验台真实模拟了某矿煤的自燃过程,对煤样自燃特性参数进行了测算,结合现场实际条件,可推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数,为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。     

水分影响高硫煤低温氧化自燃特性参数实验研究

针对我国高硫煤层普遍存在自然发火期短、自燃特性参数不明确、自燃预测、预报难度大等难题,现场采集某高硫矿煤样,配制成不同含水量的水浸高硫煤混合煤样,采用XK型程序升温试验系统测试了高湿环境下煤样低温氧化过程中的耗氧速率、CO生成量、放热强度等煤自燃特性参数。     

煤自燃全过程实验模拟及高温区域动态变化规律的研究

结合现场实际，在XK-1型自然发火实验台的基础上，设计建造了装煤量15t的特大型煤自然发火实验台．利用该实验台对南屯矿煤样进行了历时38d的实验，模拟了从常温至450℃二以上煤自燃的全过程，掌握了煤自燃高温区域的发生、发展及其动态变化过程．实验结果表明，煤自燃高温区域动态变化的总趋势是向进风侧移动，且随着煤体温度的升高，耗氧速度增大，高温区域向孔隙率大、供氧充分的地点移动，最终移至供风表面，形成明火．     

黄陵矿小煤样自然绝热氧化升温自燃特性参数测试

针对大型煤自然发火试验台存在煤实验需求量大、精度差、误差较大等问题,设计建造了实验温度30-200℃、装煤量小的煤样自然发火实验台。以黄陵矿煤样进行了自然发火特性参数测试,得到了温度与耗氧速率、温度与放热强度关系等自然特性参数。测试结果验证了8 kg煤自然发火实验台可以满足实验设计要求。高精度实验结果为今后防灭火工作提供了有力的基础数据。     

亭南煤样自燃极限参数实验研究

利用大型煤自然发火实验台模拟了亭南煤的自燃过程,测算出煤样自燃特性参数,结合现场实际条件,推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数,为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。     

基于大型煤堆实验台的煤自燃过程模拟研究

为研究王台铺矿15号煤层的自然发火规律,利用大型煤堆实验台对其进行了试验模拟研究,通过热电偶测得煤体的温度变化情况,得到煤体内的升温速率、耗氧速度、临界温度及干裂温度等煤样自燃特性参数,结合气相色谱仪对煤自燃过程中产生的指标气体进行分析。结果表明：煤温在临界温度80℃以下时,煤的自身氧化反应过程中产生的热量小,煤样耗氧速度较低,煤体很难发生自燃;在80～110℃时,耗氧速度逐渐增加,反应逐渐加强;当煤温超过干裂温度110℃后,氧化反应急剧加快,放热量也随着增大,同时CO和CO2产生率加快,煤体易发生自燃。     

变氧浓度条件下煤自燃特性参数实验测试

利用煤自然高温程序升温实验台对清水营煤矿煤样在变氧环境下的耗氧速率、气体释放速率及放热强度等自燃特性参数进行测试。测试结果表明:在不同氧浓度条件下,煤样的耗氧速率在不同阶段变化规律不同;在程序升温过程中,CO和CO2气体产生速度可预报煤层的氧化、自燃状况;在不同氧浓度下煤样的放热强度规律也很明显。测试结果为采空区遗煤自燃防治提供了理论基础。     

煤的升温氧化实验研究

按照煤氧复合学说,煤氧复合的速度和放热强度能够直接表现煤自燃的难易度,煤氧复合的越快,单位时间内放热生成量越大,煤自燃就会越容易。根据煤升温氧化实验测算煤体在温度上升持续氧化过程中的出口侧氧气、一氧化碳、二氧化碳浓度的变化,和氧化放热强度,确定煤样能够靠自身放热维持温升的起始临界温度,最后通过回归分析得到放热强度与温度的关系式。     

褐煤自燃倾向测定及其低温氧化反应过程研究

褐煤的自燃是一个缓慢的低温氧化过程,搭建煤自燃倾向测定实验台,采用篮热法测定不同煤种的自燃倾向,求得不同煤自燃的动力学参数,并采用热重和傅里叶红外光谱(FTIR)揭示其低温氧化反应机理,分析褐煤自燃倾向的影响因素。实验发现,水分含量的高低会影响自燃发生的时间,但不影响煤种最终的自燃倾向。褐煤的自燃倾向性是与煤的低温氧化反应性直接联系的:褐煤在低温氧化反应过程中,主要发生烷基侧链断裂,然后氧化反应放热,造成热量的积累。煤中烷基侧链基团含量越高,芳香烃含量越低,其氧化反应性越强,更易发生自燃;煤样比表面积决定了对氧的吸附能力,吸附能力越强,其低温氧化反应性越高,越容易发生自燃。     

高地温矿井煤自燃特性及极限参数试验研究

为了研究高地温矿井煤自燃特性及极限参数,采用煤自然发火实验台测试得到某高地温矿井煤样自然发火期和气体产生规律,计算了煤样自燃极限参数。研究结果表明,高地温环境可显著地缩短煤的自然发火期。通过对煤自燃极限参数的具体测试以及分析,对于上、下限氧浓度产生影响的主要因素包括最小浮煤厚度、煤温变化、煤样的临界温度及自然发火标志气体出现的极值温度。