基于自研设备高温源诱发甲烷爆炸特性研究

采用自主研制的高温源诱发可燃气体爆炸实验系统,模拟高温源诱发甲烷爆炸,对比了高温源和电火花2种诱发方式下甲烷爆炸特性参数的异同。结果表明:高温源诱发方式下甲烷爆炸极限为5.5%～14.5%,电火花诱发方式下为5%～15.5%,高温源诱发方式在爆炸极限边界处更难引爆甲烷;电火花诱发方式下甲烷爆炸具有比高温源诱发方式更明显的温度梯度,在不同甲烷浓度下,高温源诱发方式引爆甲烷时最大爆炸压力均大于电火花诱发方式;高温源诱发方式下最大爆炸压力对应的甲烷体积分数为14.5%,电火花诱发方式下为9.5%和14.5%;各甲烷浓度下高温源诱发方式引爆甲烷时升压时间均大于电火花诱发方式。     

某矿山硫化矿堆自燃过程温度场时效分析

针对某铜矿山硫化矿石的堆放，解决其硫化矿堆自燃的安全问题。考虑堆积体内部硫化矿石自身的氧化生成热、绝热温升2种升温模式，利用ANSYS建立矿山常用的靠侧壁三角形和平坦地基上梯形2种堆积体的温度场模型，研究2种堆积方式同体积下硫化矿石堆内部温度场及自燃区域随时间的变化规律。通过计算模拟，获得堆积体内部不同时刻温度场分布图、自燃区域分布图。研究结果表明采取防治措施应在日升温为6 ℃以前的阶段；相同体积下表面积更大的矿堆形状，内部升温速度更慢、自燃时间更短。根据研究结果推荐采用梯形堆放方式，以及相关防治措施。     

羟基(—OH)对煤自燃侧链活性基团氧化反应特性的影响

针对煤结构及其氧化反应机理不明等问题,以羟基(—OH)和煤自燃侧链活性基团—OCH,—CHOHCH 3和—OCH 3为研究对象,采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP-311G(d,p)方法,构建出了羟基(—OH)处于侧链活性结构邻位的小分子结构模型。基于前线轨道理论和量子化学理论,采用Gaussian 16软件对小分子模型的静电势、前线轨道的能级和电荷分布及煤氧复合反应过程中的热力学参数进行了模拟计算,探究了侧链活性基团的低温氧化特性和羟基(—OH)对其的影响。计算结果显示,在侧链活性结构中,氢原子周边呈强正电势,为亲核反应活性位点,而氧原子附近呈强负电势,为亲电反应活性位点。当羟基(—OH)处于侧链活性基团邻位时,会削弱侧链活性基团的亲电反应能力,增加—CHO和—CHOHCH 3的亲核反应能力,而使—OCH 3的亲核反应能力消失;通过分析各活性基团最高占据轨道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)和最低未占轨道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)可知,侧链活性基团的稳定性与其前线轨道的成键能力并不一致,而活性基团与氧气发生复合反应的难易程度主要取决于该基团前线轨道中LUMO的成键能力,成键能力越强,复合反应越容易发生;由于羟基(—OH)改变了侧链活性基团前线轨道上的电子特性,故当其与侧链基团共存时,会使—CHO和—CHOHCH 3与氧气的复合反应更容易发生,而使—OCH 3与氧气的复合由自发的放热反应转变为非自发的吸热反应。该研究成果可为揭示煤自燃微观作用机理和研发煤自燃新型高效阻化材料提供参考。     

光纤传感技术在煤矿采空区防发火监测系统中的应用研究

基于传统采空区温度监测系统的不足,提出利用光纤传感技术对煤矿采空区温度进行监测,并在淮北矿业集团杨柳矿1071综采面进行现场试验。试验结果表明:光纤分布式温度传感技术具有良好的温度敏感性,可准确监测采空区温度,可如果顶板矸石垮落,对其监测的稳定性具有一定影响,使得温度监测曲线出现波动。因此,在其埋入采空区前应进行物理防护,并保证能与采空区环境进行充分的热交换,以获得理想的监测效果。     

井下均压通风防灭火分析

以井下均压通风防灭火为对象开展探究。结合具体工程实际,在分析煤层自燃风险性的基础上,探究了均压通风防灭火的原理,并总结了均压通风防灭火技术的实践应用。结果表明,均压通风防灭火技术的应用实现了对采空区遗煤自燃的有效防治,对提升矿井作业安全性效果显著。     

氯盐复合阻化剂对不同煤样自燃阻化效果的研究

以内蒙古褐煤、大同烟煤、黑龙江无烟煤三种变质程度不同的原煤样和经复合阻化溶液处理过后的煤样为试验对象，通过实验测定与动力学分析，对比复合阻化剂对三种煤样的阻化效果，研究表明，复合阻化剂能够有效抑制大同烟煤的氧化反应，增加煤体的活化能，对其的阻化效果远远高于其他两种煤样。