恒温解吸附煤样低温氧化特性试验研究

为了研究解吸附煤样的自燃特性,运用煤低温氧化试验系统测试了煤样在氮气条件下恒温解吸附及解吸附再次氧化升温特性,分析了解吸附过程的气体产物规律和解吸附煤样的自燃特性参数,研究原煤和解吸附煤样的氧化、放热特性。结果表明:恒温解吸附过程中产生CO、CO_2、CH_4气体,CO_2的气体产生量远大于CO、CH_4,随着箱温温度的升高,气体产量也增大;与原煤相比,恒温30℃和50℃解吸附煤样的耗氧速率、放热强度均小于原煤;在70℃之前,恒温70℃解吸附煤样与原煤的耗氧速率和放热强度相似,在90~110℃之间出现交叉温度点,交叉温度点之前原煤的耗氧速率、放热强度大于恒温70℃解吸附煤样,之后小于原煤,说明不同恒温解吸附过程对煤的自燃特性的影响具有一定的差异。     

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。     

供风量对褐煤自燃特性参数影响的实验研究

为研究煤自燃时期生成气体对诱发瓦斯爆炸的影响,选取瑞安煤业4^#煤层褐煤为实验煤样,通过管式炉程序升温和色谱分析仪研究供风量为40、120、200 mL/min时对煤自燃时期生成气体的影响,得到不同温度条件下管式炉出口O2、CO、CO2气体摩尔浓度,并计算了褐煤低温氧化阶段耗氧速率、气体生成速率和放热强度与煤样温度之间的关系。结果表明:随着温度升高,煤样的耗氧速率、CO生成速率、CO2生成速率、放热强度与温度之间均呈指数关系变化;煤样的耗氧速率与放热强度呈线性递增关系,相同耗氧速率下,当供风量为120 mL/min时放热强度最大,当供风量为200 mL/min时放热强度最小。     

挥发分对煤自燃特性影响的实验研究

为了研究挥发分对煤本身自燃能力的影响作用,在氮气环境中对同一处采集的煤样分别在300,600,900℃高温下进行了灼烧处理,获得了挥发分不同的5份煤样;利用自制的油浴式煤低温氧化实验系统对所得煤样进行了升温氧化实验,测得了不同温度下煤样罐出口中的O2,CO,CO2等气体的体积分数;推导了煤的耗氧速率与放热强度计算公式,结合实验数据,得到了不同煤样的耗氧速率及放热强度变化情况,以此来判断减少挥发分后煤的自燃能力强弱。结果表明,相同条件下,挥发分越低,煤的耗氧速率、放热强度越小,越不易自燃。     

高地温环境对煤自燃极限参数的影响研究

针对深井高地温环境对煤自燃极限参数的影响问题,利用程序升温实验研究的方法,进行煤样恒温40℃处理后程序升温和常温条件下程序升温的实验设计,研究煤样的自燃特性,计算两组煤样的耗氧速率、CO产生率、CO2产生率和放热强度,得出煤自燃极限参数的变化规律,实验结果显示:处理后升温的煤样耗氧速率、CO产生率、CO2产生率和放热强度均高于常温条件下升温的煤样,煤自燃极限参数中最小浮煤厚度和下限氧浓度值均减小,上限漏风强度值增大,并且变化率随煤温近似呈线性增长趋势,说明高地温导致煤体的氧化放热性增强,更容易蓄热升温,自燃危险性增大。     

复杂条件下煤自燃特性参数变化规律研究

为揭示锦界煤矿31116工作面采空区遗煤的氧化特性，利用程序升温实验系统研究了原煤、预氧化煤、浸水风干煤的低温氧化特性，分析了指标气体产生量、耗氧速率和放热强度与温度的对应关系，实验表明：实验过程中煤样的自燃特性参数均随温度升高呈指数变化规律，CO可作为30～110℃之间的指标气体、C₂H₄可作为110～200℃之间的指标气体；二次氧化气体产生量、耗氧速率、放热强度均在反应前期低于初次氧化，反应后期高于初次氧化；浸水风干煤样氧化过程中的气体产生量、耗氧速率和放热强度更高，相较于原煤样，开始检测到CO、C₂H₄的温度点均提前了10～20℃,耗氧速率最高增大了173×10^-11mol/(cm³·s),最小放热强度与最大放热强度最高分别增加了211×10^-5 J/(cm³·s)和261×10^-5 J/(cm³·s),说明浸水过程对煤氧化进程具有一定的促进作用。     

不同变质程度烟煤的自燃极限参数对比分析

为了掌握不同变质程度烟煤的自燃极限变化规律及特征,通过煤自燃程序升温试验,首先得到了3个不同变质程度烟煤的O2、CO、CO2随煤温的变化规律,据此计算出煤的耗氧速率和放热强度,然后研究得出了煤自燃极限参数(最小浮煤厚度、上限漏风强度和下限氧气浓度)的变化规律.研究结果表明:与变质程度较高煤样相比,相同条件情况下,煤自燃低温阶段低变质程度煤样的耗氧速率、放热强度和上限漏风强度较高,最小浮煤厚度和下限氧气浓度较小;变质程度接近的煤样,极限参数及其临界点均较接近.研究结果可预测预报煤自燃和固定煤自燃危险区域.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

沁裕煤矿综采工作面采空区煤自燃防治技术研究

沁裕煤矿综采工作面采空区存在着遗煤自燃的现象,本文采用理论分析、现场实测的方法对其发火原因进行了分析,并在此基础上提出了相应的煤自燃防治技术,同时对该防火效果进行了评估,得出在该防火技术的治理下采空区煤层自燃危险性已消除,达到了火灾防控的预期效果,满足矿井的正常安全生产。     

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。