山西矿区煤自燃指标气体预测研究

通过煤自燃指标气体实验系统,对山西某矿煤层自燃过程中产生的气体种类,以及各气体出现与煤温度的对应关系进行了对比分析,结合指标气体选择的一般原则,确定山西煤矿工作面煤自燃指标气体的选择应以CO和C2H4为主,并辅助参考C2H2指标气体。准确选择煤自燃指标气体对提高煤炭早期自燃预测、预报,防止矿井火灾具有重要指导意义。     

煤氧化过程中气体的形成特征与煤自燃指标气体选择

利用氧化模拟实验和色谱分析，结合煤岩学分析，对不同性质煤样在氧化模拟实验过程中生成气体的组成和数量进行了详细分析，提出生成气体的组成和数量在内因上主要取决于煤温、煤阶和显微组分组成３个主要因素。将煤自燃指标气体分为三类，建立各类指标气体与煤温、煤阶、煤岩类型之间的数量关系。煤自燃指标气体产率随煤温上升基本上呈指数上升，但煤自燃指标气体产率与煤温相关关系曲线型式受控于煤阶和显微组分组成。不同煤阶煤应     

凤凰山矿煤自燃发火规律实验研究

为了研究和掌握凤凰山矿15号煤层自燃发火规律,利用程序升温氧化实验,得出15号煤的临界温度在60～70℃之间,干裂温度在120～130℃之间,同时,确定以CO为主、C_2H_4为辅的预测预报自燃指标气体,并且利用复合气体φ(CO)/φ(CO_2)的比值与煤温的对应关系测算煤样的低温氧化进程,为井下煤自燃防治提供参考。     

煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

在查阅了大量文献的基础上,对煤炭自燃指标气体展开了进一步的研究。通过煤自燃指标气体程序升温实验,研究了实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,煤自燃程序升温实验中气体产生的规律。实验表明,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。此研究成果对煤炭自燃防治工作具有指导意义。     

华胜矿3号煤的自燃指标气体确定

本文对华胜矿3号煤层进行了自燃风险性分析,利用煤的氧化升温实验测定了氧化过程中析出气体的浓度,并与煤炭自燃阶段产生的气体情况相对比。结果表明,该煤层具有较高的自燃风险,煤样的氧化升温过程范围在30℃～266℃之间,一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、乙炔等气体随温度升高依次出现,经对比后认为应采用一氧化碳作为煤自然发火的标志性气体,同时以乙烷、乙烯、丙烷、乙炔辅助检测煤炭自燃情况。     

煤的自燃指标气体检测

采用煤体加热,吸附浓缩的方法对煤炭自燃过程进行模拟,找出自燃过程中指标气体的析出规律,绘制了浓度比例曲线。此方法大大提高了烯烃作为煤层自然发火指标气体的灵敏度,同时对烯烷比浓度比例曲线与实际发火情况进行对比以验证其规律的正确性,为及时预测预报自然发火和判断火区熄灭情况提供新的重要的参考依据。     

煤自燃过程指标气体产生规律的系统研究

煤自燃过程指标气体广泛用于煤自燃情况的判定。利用程序升温对煤进行低温氧化的方法,对煤自燃过程指标气体产生规律进行系统研究和分析,发现煤低温氧化过程指标气体产生的主要规律有:不同指标气体开始出现的温度不一样;同一种指标气体在不同氧化活性的煤体中出现的温度不同;各种指标气体产生速率随温度上升而增大。并利用煤自燃过程产生自由基和逐步自活化反应的机理对煤自燃过程指标气体产生规律进行了科学合理的解释。     

煤自燃预测预报指标性气体实验研究

针对某矿井煤柱自然发火严重的问题,设计了煤自燃低温阶段特征实验系统。取实验矿井残留煤柱、煤柱进风巷、煤柱回风巷3处煤样进行程序升温实验,测定煤低温氧化过程中在不同的特定温度点出口气体成分以及浓度。研究CO2、CO、CH4、C2H2浓度与煤样温度变化之间的规律。基于实验研究结果,确定了煤自燃预测预报的指标性气体为CO,辅助性的指标气体为C2H2,本研究对建立煤自燃预测预报体系具有参考价值。     

朱家店煤矿4~#煤自燃指标气体优选实验研究

通过现场采集朱家店煤矿4#煤层煤样,利用程序升温试验装置和气相色谱仪,研究了CO、CO2、C2H4等气体在煤氧化自燃过程中产生和变化规律,分析了φ(C2H4)/φ(C2H6)、φ(C3H8)/φ(C2H6)等烯烷比及链烷比曲线。试验证明:4#煤自燃临界温度为60～70℃,干裂临界温度为90～110℃;煤样程序升温过程中,90～110℃以后,耗氧速率及放热强度急速增加。CO、C2H4、C3H8可以作为4#煤层煤自燃指标气体,φ(CH4)、φ(C2H4)/φ(C3H8)、φ(C2H4)/φ(C2H6)为辅助指标,为朱家店矿防灭火技术应用和火灾监测及预警提供了理论支撑。     

煤自燃过程特征气体与磁性变化规律实验研究

为了研究煤自燃过程中主要特征气体及磁性随温度的变化规律,利用煤自然发火实验装置对神府矿区的不粘煤进行自燃模拟实验,测试了不同温度下特征气体的产生量,并用改进的古埃型磁测仪测试了常温和加热处理后煤样的比磁化率。实验结果表明,常温下粒径、磁场强度对煤磁性均产生影响,煤自燃过程中磁性剧烈变化之前,CO和CO_2气体产生量随着温度的增大逐渐增大;磁性剧烈变化阶段,当煤比磁化率随着温度的升高急剧增大时,CO和CO_2气体产生量趋于稳定直至下降;270℃为该煤磁性突变的临界点,临界点附近C_2H_4和C_2H_6产生量迅速增大,并且在300℃至350℃增大速率最快。     

基于大佛寺矿的煤自燃多参数指标气体实验研究

针对采用CO单一指标气体作为煤自燃判别依据的局限性,通过模拟采煤工作面真实漏风、蓄热环境,研究了大佛寺矿煤自燃多参数预报指标气体随煤温升高的变化规律。根据实验结果确定了以CO/ΔO_2,CO/CO_2,C_2H_4/C_2H_6为主要指标气体的多参数预报体系。研究成果对大佛寺矿的防灭火工作具有很好的指导意义。     

温庄煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

针对温庄煤矿,搭建了煤自燃指标气体程序升温实验台,经对比实验找出了当实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,对煤自燃程序升温实验中气体产生规律造成的影响。其中,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。     

煤炭自燃特性与指标气体的优选

在论述煤炭自燃特性的基础上,设计了煤炭自燃过程模拟实验装置,对不同粒度煤样在不同温度下产生CO、CO2等气体的浓度进行了测定。分析了CO、CO2等气体浓度和CO温升率随温度的变化规律,讨论了自燃指标气体的选择。研究结果对煤矿火灾的预测预报和防治具有指导作用。     

煤炭自燃标志性气体实验研究

通过理论分析、相似模拟实验和数值分析相结合的方法,运用自行研制的CSC-1200型自然发火实验平台,针对长城煤矿不同地点采取的煤样进行自然发火全过程的实验研究跟踪。研究逸出气体与自燃温度之间的变化规律,为判断采空区自燃状态提供了依据。     

气煤自燃特征参数规律研究

为揭示气煤自燃特征参数规律,通过煤自燃标志性气体测定系统,测定气煤自燃标志性气体产生规律,对气煤自燃特征参数进行深度分析,得出了气煤自燃特征参数规律。结果表明:CO/CO_2的比值规律性良好,能反映气煤自燃的趋势;保德气煤的临界温度为42℃,干裂温度为101℃;CO产生率先缓慢增加后急剧增加,温度拐点为100℃;CO_2产生率随煤温升高而增大;CH4产生率随煤温升高先增大后减小,极值点煤温为130℃;煤温100℃前,耗氧速率线性缓慢增加,超过100℃,耗氧速率迅速增加;最大与最小放热强度随煤温升高而增大。基于以上研究,确立了气煤自燃特征参数规律,为科学有效地预防气煤自燃提供了理论依据。     

柴家沟矿4~(-2)煤层自燃标志气体优选实验研究

为提高柴家沟矿4~(-2)煤层自燃预测预报准确性,采用XK-Ⅶ大型煤自燃实验台模拟4~(-2)煤层自然发火过程,对自燃特性参数、单一标志气体、复合标志气体进行分析。实验证明:当煤温在70～80℃时,煤样耗氧速率明显加快,放热强度曲线斜率逐渐增大,当煤温在100～120℃时,耗氧速率迅猛增加,放热强度曲线斜率明显增大,故推断4~(-2)煤层自燃临界温度在68～80℃,干裂温度在100～120℃;由于φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)随煤温变化的灵敏性和规律性强,且在井下容易检测,故将φ(CO)、φ(O_2)/φ(CO+CO_2)选作预测4~(-2)煤层自燃的主要标志气体参数;由于φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)能从一定程度上反映4~(-2)煤层自燃发展阶段,故将φ(C_2H_4)、φ(CH_4)/φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)选作预测4~(-2)煤层自燃高温阶段的辅助标志气体参数。     

煤矸石自燃模拟试验研究

通过煤矸石自燃模拟试验,得出了如下结论:矸石自燃排放出的微量元素已形成较严重的工业污染源,引起了采矿区的空气环境污染,特别是其中的F、Hg、Pb等元素逸出率较高,并提出了一些控制矸石山自燃的工程控制措施,为矸石山自燃的控制提供借鉴。     

堵漏风对煤自燃气态产物生成规律的影响

为了研究煤层火灾发展及实施防灭火过程中漏风量减小对煤自燃气态产物的影响,采用煤自燃特性参数测试实验装置进行减风量条件下的程序升温实验,模拟煤自然发火至临界温度后,煤矿现场通常实施封堵漏风通道、降低漏风供氧措施对煤自燃的影响过程和规律。结果表明:堵漏风对煤自燃的干裂温度范围基本没有影响;各气体产物体积分数随风量而变化的规律具有相似的特点,即在80~140℃温度范围内风量降低对气态产物的生成具有促进加速的作用,在140℃以后具有抑制加速的作用。