高位钻孔瓦斯抽采参数优化技术

为确保高位钻孔稳定高效抽采瓦斯,采用相似模拟试验和数值模拟研究了煤层走向开采和倾向开采过程中上覆岩层采动裂隙场、瓦斯场分布特征,查明了在采空区四周采动裂隙发育的分布特征,沿工作面分别将顶板垮落范围划分为3个区域,从而确定了高位钻孔最佳区域。在此基础上,建立了高位钻孔优化设计的流程及体系,通过理论分析得出各参数的确定方法。     

煤自燃模型化合物苯甲醚和苯甲醇的低温氧化

根据煤自燃理论及煤分子化学结构,选用苯甲醚和苯甲醇为煤自燃模型化合物,分别研究其中的甲氧基和羟甲基在20~130 ℃的氧化反应。程序升温测试其不同温度下的氧化产物,通过色谱分析对不同温度下模型化合物的氧化特性进行研究。结果表明,苯甲醚及苯甲醇低温氧化均产生一氧化碳、二氧化碳、苯和苯酚。在50 ℃之前,苯甲醚中的甲氧基氧化活性较弱,之后随着温度的升高而不断增加,但增加的幅度较为缓慢;苯甲醇中的羟甲基在70 ℃之前氧化活性较弱,当反应温度上升到70 ℃时,其氧化活性迅速增强;尤其是当温度达到120 ℃时,苯甲醇中的活性基团的氧化活性急剧增强。     

煤中伴生金属元素对煤低温氧化特性的影响

为分析Na、Mg、Al、K、Ca、Mn、Zn七种金属元素对烟煤自燃特性的影响,选用含7种代表性的金属离子的氯盐与硫酸盐,每100 g许疃烟煤添加1 g无机盐;通过耗氧分析、差示扫描量热法(DSC)和阻化率测定对比各金属元素对煤低温氧化的阻化效果;计算氧化动力学参数,并结合自由基反应理论,分析了7种金属元素对煤自燃作用机制。研究结果表明,Mg、Zn、Ca、Al、K、Na等元素阻化率在9.5%～57.9%,在60～180℃的低温氧化活化能最大增加29.6%,上述金属无机盐与煤分子结合生成稳定的络合物,增强了煤中活性结构的稳定性,也可捕捉煤中羟基自由基等活性分子,抑制煤的氧化。Mn元素因多价态之间转换所造成的电子传递对煤自燃有一定的促进效果。     

超细气溶胶颗粒在典型综采工作面采空区扩散规律研究

为了研究超细气溶胶颗粒在地下受限空间的防灭火潜力,通过CFD数值模拟手段研究了粒径为1～20μm的5种超细气溶胶颗粒在典型综采工作面采空区内部的运移扩散规律。结果表明：颗粒粒径与颗粒最大有效扩散距离及最大停滞时间呈负相关关系,1μm粒径颗粒的最大扩散范围和最大停滞时间最佳,分别为210.48 m和2 212 106 s,超细颗粒注入位置对颗粒在采空区内部的运移扩散有显著影响,进风隅角的涡流中心对其有着两面性的影响;超细颗粒的注入压力与扩散范围呈正相关关系,与颗粒的停滞时间呈负相关关系,注入压力为2.25 MPa时颗粒注入效果最好,其颗粒在采空区内最大停滞时间为3 429 449 s,最大有效扩散范围为198.32 m;采空区空隙率与超细颗粒的扩散范围呈正相关关系,空隙率为0.2时,最大扩散范围最小为49.99 m,空隙率为0.4时,最大扩散范围最大为119.88 m。研究结果可为矿井火灾防治提供理论参考。     

空气幕应用于救生舱气体阻隔研究

矿井火灾及瓦斯爆炸等灾害产生大量的CO气体,在救生舱舱门打开人员进入的时候,CO气体随之进入舱体,而CO气体难以被有效祛除,对舱体内人员的生命安全构成重大威胁。因此应用数值模拟的方法,研究了在救生舱过渡舱内配置空气幕,阻隔舱体外的CO气体的效果,并分析了空气幕射流速率、喷射角度以及喷嘴角度对空气幕性能的影响,得出了空气幕最优性能的相关参数,最大限度地保证了井下人员的生命安全。