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。     

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.     

综放采煤法中沿空巷道煤层自然发火预测模型研究

根据综放工作面巷道自然环境及条件,对巷道煤层自然发火物理模型进行简化。在此基础上,建立了巷道煤层自然危险性二维预测模型,分析了模型边界条件的确定方法;并采用有限差分法对模型进行数值求解,根据计算结果对巷道松散煤体自然发火进行预测。最后,以东淮矿4308综放工作面沿空轨道运输巷自然发火为例进行预测,精度可达88．9％以上,证明该模型基本能满足现场自燃性预测的需要。     

综放面复合胶体防灭火技术

复合胶体防灭火技术是在凝胶防灭火技术基础上发展而成的新型灭火技术,与以往的胶体灭火技术相比,成胶材料用是大幅度降低,使井下灭火材料运输量减少30倍以上,胶体中99％以上是被束缚的水、吸热降温潜力更大,介绍了复合胶体的特性、复合胶体防灭火技术的应用工艺和设备以及现场应用实例。     

煤层注液态CO_2压裂增透过程及裂隙扩展特征试验

针对我国煤层"高储低渗"的赋存特征,基于液态CO_2黏度低、阻力小、酸化解堵及相变增压的特点,采用液态CO_2进行煤层压裂增透现场试验,研究煤层压裂过程裂隙扩展规律。结果表明:压裂过程流量随着压力的增长呈现出"波动"特性,钻孔周围煤体受CO_2压力作用产生裂隙并向前延伸,压裂初期裂隙扩展速度较快,随后逐渐减小;压裂裂隙同时沿压裂孔轴向和径向扩展;压力及流量曲线在1.8,2.2 MPa处出现拐点,压裂过程分为3个阶段,各阶段煤体破坏形式依次为钻孔破碎区裂隙起裂—弱面扩展—微孔隙破坏。现场压裂试验结果表明压裂半径可达10~20 m,且与水力压裂相比在压裂安全性、时间和效果方面存在技术优势。     

电场煤仓自燃火灾异类信息无线监测装置研究

针对电厂煤仓自燃火灾监测难度大、监测信息单一等问题,设计了一种由温度及O2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6浓度异类信息采集单元、无线收发基站、实时监测信息显示及报警装置、监测中心等组成的无线感知网络异类信息监测装置,能够实现准确判定煤的自然发火程度、精准定位火源点的功能。     

补连塔矿2~(-2)煤高温热解机理TG/DSC-FTIR-MS/GC研究

为了研究补连塔矿煤分子结构,利用TG/DSC-FTIR-MS/GC四联用仪对该矿22305煤样进行绝氧热解分析。研究了煤样在氮气惰性气体氛围下的热解特性。实验结果表明,绝大部分的热解反应发生在200℃~700℃,此段内煤样约失重89%,煤样热解产生的气体包含CO、CO_2、H_2O、CH_4、C_2H_4等;在700℃~1 450℃热解气体的产生率很小,失重约2.6%,此段内主要是半焦和碳酸盐矿物质分解产生气体。主要分析了热解产生气体的种类、时间和产生机理,并得出了煤样热解的化学反应动力参数。     

煤自燃氧化放热效应的影响因素分析

任何一种煤都具有氧化放热性是煤自燃的根本原因,煤自燃氧化放热效应的主要影响因素包括煤分子结构、温度、氧浓度和松散煤松粒度。通过总结前人提出的煤化学结构模型,参照现代研究的成果,提出了描述煤自燃的煤分子化学结构模型。从煤分子结构上看,主要是煤分子中的非芳香结构侧链、桥链与氧发生反应,煤的氧化放热效应主要取决于煤表面活性分子种类、数量和空间结构特性。氧化放热强度和耗氧速率分别是描述煤氧化放热效应和煤氧复合速度的主要指标,利用化学动力学理论和煤低温自然发火实验测算出不同煤温时的氧化放热强度,利用程度升温实验测算出不同氧浓度时的耗氧速率,从定性和定量两个方面分析了氧浓度、温度和松散煤体粒度对煤氧化放热效应的影响。     

矿山救援机器人群设计

针对目前矿山机器人适应性差、通信能力弱、机动性差等问题,设计了矿山救援机器人群。该机器人群主要包括通信机器人、搜救机器人、辅助救援机器人和数据处理中心。通信机器人利用超宽带雷达进行生命探测,找出被困人员的具体位置,同时通过内置中继设备保证救援过程中的信息传输;搜救机器人按照实时路径规划行驶并传回音频、视频、井下环境信息,在找到被困人员之后充当通信设备,构建救援人员与被困人员的通信渠道;辅助救援机器人包括负责打通救援路径的清障机器人和为被困人员输送救援物品的物资运送机器人;数据处理中心根据被困人员位置信息,通过GIS规划搜救机器人的搜救路线,并根据井下实时信息进行路径修正。机器人群中各类机器人相互协作、功能互补、信息统一化处理,可有效减少因灾后环境不明而带来的二次伤害,提高救援效率。     

煤田火区高温氧化燃烧特性参数测试装置研发

针对煤田火区高温贫氧氧化燃烧特点、现有煤自燃特性参数测试装置的特点和不足,研发了一种煤田火区氧化燃烧特性参数测试装置,并对该装置进行了温控性能检测和煤田火区燃烧特性实验。实验结果表明,该装置温控性能良好,能够测试不同氧气浓度条件下,以不同升温速率或升温方式模拟的煤田火区燃烧特性参数。