同安煤矿4101综放工作面煤氧化自燃的标志性气体研究

煤自然火灾严重威胁着煤炭工业的安全。为了遏制该类火灾的发生,煤自然火灾指标气体的预测预报功能越来越受到人们的重视。本文通过煤氧化反应生产气体的红外光谱实验,分析了同安煤矿4101综放面煤样在升温氧化过程中,在不同温度下煤氧化自燃产生气体的红外光谱图谱,确定了此煤样在氧化自燃过程中在不同温度下出现的标志性气体。建立了标志性气体的预报模型,研究分析了煤样氧化自燃生产的CO、CH_4和C_2H_4气体的浓度与温度的关系。结果表明,4101综放工作面实验煤样氧化自燃生成的气体产物有H_2O、CO_2、CO、CH_4和C_2H_4等5种,CH_4、CO和C_2H_43种气体的浓度随温度的升高有着不同的变化规律。对矿井自燃火灾的预测预报具有重要的指导意义。     

含能晶体危化品降感研究进展

为提高含能晶体危化品的安全性,简述了含能晶体危化品高感度的原因及危害,综述了提高晶体品质、制备共晶、添加钝感剂及钝感包覆等降感实验方法的研究现状,以及理论计算方法应用于含能晶体危化品降感研究的发展现状。基于此,认为影响含能晶体危化品感度的本质原因是分子间相互作用;通过实验方法进行降感研究成本高、周期长、危险性大且表征手段具有局限性;通过量子化学计算和分子动力学模拟等手段,从微观层面上建立分子间相互作用、晶体结构及感度之间的关系,指导设计新型低感度含能晶体,将是发展所趋。     

多层采空区流场多点调控反馈补偿整体平衡理论

近距离易自燃煤层群开采条件下,工作面与上部多层采空区、地表相互联通形成复杂的立体交叉漏风网,为防治多源点漏风引发的自燃火灾事故,进行多工作面风压动态调控分析,提出了多点调控反馈补偿整体平衡理论。建立了调控区域空间连通状态辨识模型,以多点动态调控系统的风压增益系数来描述各个调控区域的空间连通状态。同时,建立了多点动态调控系统的风压分布动力学方程,提出调控系统稳定性判别方法与系统反馈补偿整体调控方法,以达到多工作面风压整体动态平衡。     

缺陷钙钛矿LaMnO3催化煤矿乏风瓦斯燃烧性能

我国煤矿开采乏风瓦斯排量大,其温室效应是CO₂的21倍,会引起严重的环境问题。催化燃烧作为一种高效、绿色的净化技术,在较低温度下可将低浓度甲烷完全转化。目前,甲烷催化燃烧反应的关键科学问题是氧活性位的确认及其催化机制。采用溶胶-凝胶法制备一系列不同物质的量比La/Mn的菱形钙钛矿LaMnO₃-x催化剂,并考察其在甲烷催化燃烧的反应性能。通过X射线衍射、N₂物理吸附、透射电子显微镜和H₂-程序升温还原技术对催化剂的物化性能进行表征。此外,采用X射线光电子能谱、O₂-程序升温脱附和拉曼光谱技术研究了钙钛矿LaMnO₃-x中氧物种的种类和相对含量。X射线衍射结果表明,所有催化剂均为菱形钙钛矿LaMnO₃结构,未观察到其他La和Mn物种的衍射峰。固定床评价结果表明,钙钛矿LaMnO₃-90具有介孔孔道,比表面积较大,且具有最多的体相和表面晶格氧物种,使其催化活性最高。此外,缺陷钙钛矿LaMnO₃-9...     

噻吩结构与O_2反应机理的理论研究

为研究煤自燃的反应机理,利用Gaussian 03程序,采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-311G水平下研究煤结构中噻吩型有机硫与O2反应机理。由计算结果可知,反应物的初始连接方式有3种,其中Path 1的反应物经过过渡态TS1异构化为中间体IM1是无需克服势垒的放热过程,这说明煤中的噻吩结构无需从外界吸收热量,与氧气接触即可被氧化。此反应主要有6条反应路径,其中,Path 2是反应的主要反应路径,其速控步骤为过渡态TS6,需要克服的势垒为117.06 kJ/mol,其产物P2(C4H4O+SO)是反应的主要产物。     

煤表面对氧分子物理吸附的微观机理

应用量子化学的理论和方法研究煤这种非晶体物质的物理吸附机理,从微观上揭示其吸附机理和吸附过程,定量研究煤对氧分子发生物理吸附过程中吸附量和放出热量的关系,从而揭示煤炭氧化自燃初始反应的本质.从煤表面对多个氧分子吸附优化后的平衡几何构型可以看出,煤表面吸附5个以下的氧分子时,1个氧分子在煤表面含氮的侧链吸附,其余的氧分子被苯环所吸附.煤表面吸附6个氧分子以上时,苯环对氧分子的吸附减弱,被吸附的氧分子偏向侧链端,在煤表面侧链部位吸附了大量的氧分子,这也证明了在煤的氧化自燃过程中侧链首先被氧化的结论的正确性.煤表面对氧分子的吸附量与吸附能呈线性关系.     

神东矿区煤炭自燃标志气体的红外光谱分析

针对煤氧化自燃过程生成的气体产物能够判断煤自燃的反应过程和机理以及在不同温度下生成的标志性气体可以判断煤自燃的严重程度的问题,采用红外光谱实验手段对神东矿区6个煤矿不同层位和不同工作面的12个煤样进行了研究。确定了煤样在不同温度下生成标志气体的规律及CO气体浓度随温度变化的规律,对预测预报煤的自然发火具有重要的理论和实际意义。     

一氧化碳气体对煤吸附二氧化碳气体的影响研究

CO_2是导致全球气候恶化的温室气体。控制CO_2的排放和对CO_2的有效封存是世界各国学者研究的热点。CO_2的地质埋存是一种极具前景的碳埋存技术。大量的煤岩采空区为CO_2的地质埋存提供了广阔的空间。运用量子化学理论高斯03软件包对CO_2、CO气体与煤特征结构的吸附能力影响进行研究。结果表明,煤特征结构易于与多个CO_2分子发生物理吸附。当煤特征结构分别吸附1个C02分子、2个C02分子和3个C02时,放入1个CO分子会促进煤特征结构吸附CO_2分子。但当煤特征结构吸附CO_2分子的个数大于3个时,放入1个CO分子会抑制煤特征结构吸附CO_2分子。     

煤自燃生成一氧化碳和水的反应机理研究

应用傅立叶变换红外光谱仪研究煤在氧化自燃中不同温度所生成的气体产物.在30%～100%左右有水和二氧化碳气体析出,温度升至105℃～150%左右时,有一氧化碳生成.采用密度泛函B3LYP法,在6-311G基组水平上研究煤与氧发生自燃反应生成水和一氧化碳的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型全优化,用频率分析法和内禀反应坐标(IRC)法验证过渡态.计算结果表明,煤自燃生成一氧化碳的反应是氧分子攻击苯环侧链上丙基末端的碳原子,使丙基生成带醛的基团(-CH2-CH2-CO-H)和水,而带醛的基团继续分解生成一氧化碳.由反应活化能可知,生成水和一氧化碳的反应是一个自发式反应.     

矿井火灾综合防治遗传最优策略研究

以矿井火灾或有火灾危险区域的自然状态和防治策略作为输入单元，火灾的防治效果作为输出单元建立神经网络系统，采用误差反算法训练BP网络．网络训练成功后，在给定自然状态输入参数S条件下，采用遗传算法，将可能的任何一个矿井火灾防治策略ui通过适当编码，视为一个染色体，每个染色体的输入都会得到唯一的效用等级输出Hi．将效用等级作为染色体的适应度值．通过遗传演化所得到最好的染色体所对应的策略即为自然状态S对应的最优策略．