预测矿井大气爆炸危险性技术装备的系统

乌克兰B．A安吉包夫矿山机械自动化研究院研制成沿回采工作面线路布置IIAB系统，用于预测矿井大气爆炸危险性。综合体的功能如下：①沿着工作面的10～14点固定检测CH4浓度和空气温度，以及检测工作面附近运输平巷和通风平巷的CH4含量、空气温度、湿度和流速；②预测检测点中的CH4含量和向工作人员预报大气达到危险和事故参数的可能性；     

煤矿防爆用新式抑爆“水棚”

<正>为了符合当代矿业发展的要求,介绍了自动抑爆系统-限爆棚,以保护具有瓦斯和煤尘危险的井下巷道。它采用熄灭火焰和抑制空气冲击波能量的方法,防止爆炸沿巷道蔓延。这个系统就是1架具有可控单元的水棚,它接到消防洒水管路上,当矿井大气中甲烷浓度超限时,甲烷传感器(测头)发出指令,水棚开始起动。     

关于甲烷和煤尘爆炸因素的论证

研究证明，大多数煤尘的挥发分含量〉20％，有的煤尘在从14％到20％之间。挥发分〈14％的煤尘尚未发现能爆炸，当空气中CH4浓度从4．9％到15．4％易发生爆炸。最易燃烧的浓度是8％，当浓度在9．5％时爆炸力量最大。温度增高使甲烷空气混合体的可爆炸性下限降低，当温度400℃时，其可爆性限度等于3％。煤尘含量从5％增加到30g／m^3使可爆性下限降低到3％～0．5％。这时，与CH4空气混合体相比较，煤尘瓦斯混含体的燃烧能量增大许多倍。CH4燃烧温度为700～800℃，当与热原体接触时，CH4不能立刻燃烧，而是延迟一段时间。当燃烧温度650℃时，延迟时间为10S，当温度1000℃时为1s。这个延迟时间称之为感应期。与甲烷爆炸相比较，煤尘爆炸有一系列特点。由于氧化反应发生气体产物，使煤尘爆炸。由于煤尘互相间摩擦，使煤尘云充电，产生火花放电，这样使煤尘燃烧。当煤尘爆炸时，产生很多CO，这时像甲烷爆炸一样一主要是CO2和其他一些气体。煤尘燃烧温度为700～800℃。1kg煤尘燃烧约产生34MJ的热量。煤尘爆炸的颗粒都小于100um。甲烷燃烧温度为700～800℃，当0℃时燃烧热量为55．6MJ／kg。当空气中存在CH4时，煤尘的可爆性程度增大。当浓度300～400g／m^3时，煤尘爆炸力量最大。     

煤矿井下火区瓦斯爆炸因素分析及抑爆措施

CH4矿井火灾事故处理一直是最危险、最难决策的问题。在对CH4爆炸的机理、条件、影响因素,火区影响通风因素、气体成分进行探讨的基础上,对惰性气体(N2、CO2)灭火抑爆性能进行了对比分析,得出结论:当火区注入N2浓度达36%、CO2浓度达23%时,火区就失去爆炸危险性;向灾区注入惰性气体惰化灾区,不但能起到抑燃灭火作用,更重要能抑制灾区爆炸事故的发生,防止事故扩大。     

采空区煤自燃引发瓦斯爆炸致灾机理及防控技术

为研究采空区煤自燃引爆瓦斯的致灾机理,提出采空区是氧浓度场、温度场、漏风强度场、瓦斯运移场等动态变化又相互耦合的4场展布形成的三维空间,理论分析了爆炸的危险耦合区域和爆炸机理。结果表明,煤自燃产生的高温可燃性气体导致爆炸危险耦合区域扩大;高温可燃性气体存在升浮-扩散效应,上升过程中与冒落岩石对流换热并卷吸周围的气体,在顶板处与岩石进一步热交换并与CH4混合形成高浓度混合气体,温度降低,混气密度相对增大,混气不断积聚导致其下位逐渐下移,同时火风压作用导致进风侧面形成负压区,涡流效应产生卷吸驱动作用加速混气下移,当混气下位处浓度和温度达到爆炸界限导致爆炸发生;最后分析了瓦斯含量对煤自燃的影响,提出高瓦斯含量与较低瓦斯含量矿井采空区分别采用胶体、三相泡沫控制煤自燃引爆瓦斯技术。     

对一个高瓦斯煤层自然发火的处理和控制

<正> 高瓦斯煤层潜在的危险就是当巷道空间内混合空气中的瓦斯(指沼气<下同>),由于管理不当,致使浓度超限或达到爆炸浓度,给生产安全带来了危险,另外,如果高瓦斯煤层又属于自然发火,这就给矿井安全带来了双重的危险。如果高瓦斯煤层自燃发生在采掘工作面附近时,怎样才能做到:既要将火灾处理好,又要使在火区附近的采掘工作面,保证安全生产,这是一个很值得讨论的问题。因为光处理好火区,是控制高瓦斯煤层自燃     

矿用煤与瓦斯突出预测参数监测系统的研究

系统以煤矿安全监控系统提供的瓦斯、风筒风量数据以及掘进工作面防突检测参数为基础,准实时动态预测掘进工作面煤与瓦斯突出的危险性;并根据现有瓦斯监测数据和风量数据,超前预测综采工作面区域内各单点传感器瓦斯浓度值范围和平均瓦斯涌出量范围;当突出事故发生时,对突出事故及其发生时间、地点的自动化判识和及时报警,以及波及范围自动预测,及时发出断电指令,通知相关人员。该系统的应用可以使煤矿的瓦斯防突管理工作从传统的"滞后管理,事后追究"模式转变到超前预测和事前管理,从而提前采取应对措施以保证煤矿的安全生产。     

AKMP—M检测矿井空气的自动化联合装置

AKMP-M用于连续检测矿井空气中的沼气、一氧化碳和氧的含量，以及显示矿井中风流速度，当沼气超过允许值时保护式的切断井下电气设备和发出信号。当巷道中的一氧化碳和氧的浓度达到极限允许值时发出信号信息，并能收集和整理矿井的检测项目工艺设备的动态（起动和关闭），还能向生产调度点传送其检测结果。按煤矿安全规程要求，可以采用在井下巷道中，其中包括瓦斯、煤尘和突出危险的矿井。     

可燃性气体对CH_4爆炸特性影响的实验研究

通过实验,对煤矿井下存在的多元混合气体的爆炸极限和临界氧浓度进行了分析和研究。研究结果表明,痕量的H2、CO、C2H6使CH4的爆炸极限范围发生了变化,增加了CH4爆炸的危险性。同时,实验结果还表明,这些可燃性气体和CH4混合后的临界氧浓度也有相应的变化。该研究对矿井瓦斯爆炸事故的预防,煤矿安全防爆工作提供了可靠的理论指导。     

回采工作面突出危险性的采前分带预测

<正> 前言目前,国内外普遍采用的预测方法有区域预测方法和局部预测方法。区域预测是对突出矿井中的某一采区的突出危险性进行预测;局部预测是对采掘工作面作业点的突出危险性进行预测。但是,这些方法尚不能满足突出矿井生产的需要。根据煤和瓦斯突出具有区域性和局部性的特点,在同一个突出危险采煤工作面内,也不是所有的地带都有突出危险。为此,我们试图     

多元可燃气体爆炸压力峰值的数值模拟

基于Fluent数值模拟软件,模拟了多元可燃气体在不同气氛(气体浓度、点火能量、初始压力)条件下CH4的爆炸压力峰值的变化规律。结果表明:加入CO气体后,浓度6%的CH4爆炸压力峰值增加22%,浓度12%的CH4压力峰值降低25%;加入C2H6,浓度6%的CH4爆炸压力峰值增加55%,浓度12%的CH4爆炸压力峰值降低64%;加入H2,浓度6%的CH4爆炸压力峰值增加22%,浓度12%的CH4爆炸压力峰值下降5%。当点火能量从1 J增加到10 J时,浓度9%的CH4爆炸压力峰值增加31%;当压力从101 325 Pa增加到1.5×101 325 Pa,浓度9.5%的CH4压力峰值增加24%。     

束管监测系统在矿井防灭火工作中的应用

通过束管监测系统对井下O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H6、C2H4、C2H2八种气体浓度进行监测,对火灾和瓦斯爆炸危险程度进行分析判断,对矿井自燃火灾的预测预防提供了科学依据。     

矿井防灭火方法和手段

<正>在800～1000m以及更深的地方进行采掘的现代化煤矿中,瓦斯涌出量的增加,突出危险性和煤的自燃倾向性增大,围岩温度和矿山压力的升高等,决定了扑灭井下火灾的复杂性和危险性。发生火灾时,支架的燃烧可以导致巷道冒顶、火区通风恶化,使可燃瓦斯的积聚达到爆炸危险浓度,由于存在着沼气空气混合气体和煤尘爆炸的潜在威胁,也给矿山救护工作带来极大的困难。     

矿井爆炸防护体系的建立

1）自动监控采煤工艺过程中爆炸危险形势和火灾危险形势。其具体手段是：发出可燃性气体存在的警报信号;监控巷道和采空区内的可燃性气体的成分;防止形成自燃的条件（按不饱和碳氢气体、O2及CO浓度及粉尘颗粒数字）;监控井下空气中O2含量;检测矿山压力,对瓦斯动力现象及瓦斯突出危险发出警报信号。     

煤自然发火促成瓦斯爆炸作用的讨论

在煤自燃与瓦斯共存的矿井,煤自然发火具有隐蔽性、突发性,其全过程一直是促成瓦斯爆炸(以下简称"瓦爆")的重要原因之一。大多数煤自燃气体成分与CH4同一类,比空气轻,易与CH4及O2混合,自身会爆炸。在煤自燃全过程中,阴燃阶段产气量、产烟量最大,隐蔽难察觉,是促成瓦爆的危险阶段。在低瓦斯条件下,煤自燃产气量相对CH4涌出量有"浓度效应",是此条件下瓦爆事故的原因之一,也是瓦检仪读数不到CH4爆炸浓度却发生了瓦爆事故的原因之一。     

基于改进广义回归神经网络的工作面低氧预测模型研究

为了更有效合理地解决煤矿工作面中低氧问题,以神东某煤矿工作面监测数据为样本, 考虑监测物理参数之间的相互影响关系,借助主成分分析法对广义回归神经网络(GRNN)进行 改进,构建工作面氧气浓度预测模型,编制改进的GRNN模型程序。 将预测氧气浓度结果与实测 数据对比,证明改进后的GRNN模型具有良好的拟合准确度和泛化能力,比改进前GRNN模型和 BP神经网络模型更适合于煤矿工作面低氧问题的预测;利用改进的GRNN模型分析了工作面 进、回风压力及进风温度对工作面及回风平巷氧浓度的影响,为矿井工作面低氧预测及工作面低 氧防治技术提供了参考。     

气体惰化系统在煤炭行业筒仓的应用

封闭型筒仓内混合气体集聚到危险浓度时接触明火或温度达到可燃气体燃点会发生自燃、爆炸。本系统对封闭储煤仓内气体进行相关检测,当检测到混合气体浓度达到危险设定值时通过PLC逻辑计算控制强制氮气充气阀门开启数量及开度,快速置换仓内易燃、易爆气体为惰性气体(氮气),从而消除燃烧(爆炸)发生条件。     

矿井煤尘爆炸的预防和限制

<正> 煤尘具有在较低温度时强烈氧化的能力,从爆炸角度来看有严重的危险性。煤尘危险因为它不仅是参与瓦斯爆炸的组分,而且加剧了产生爆炸波破坏的作用,在一定条件下,就是完全没有沼气也会成为爆源。煤尘能把少量瓦斯的爆炸转化成巨大的破坏力量。另外,矿井空气中存在微细而又干燥的煤尘,使沼气爆炸下限显著的降低。参与瓦斯爆炸     

基于人工声学信号的岩体状态和动力现象监测系统САКСМ应用北大核心

随着矿井开采深度的增加,围岩的应力应变状态在动力现象危险带的形成中起着决定性作用。为了实现工作面附近岩体应力应变状态的连续自动化预测,基于动力现象危险性形成的顶板变形延迟理论和人工声学信号的弹性共振频谱特性,根据动力现象危险性人工声学预测在俄罗斯多年的研究试验成果和安全法规的最新要求,研制了岩体状态声学监测和动力现象预测自动化系统САКСМ,并在生产矿井进行了试验应用。系统运行结果表明:在顶板岩层的不同变形阶段,工作面附近岩体的应力应变状态不同,对应的人工声学信号的频谱特性不同,根据人工声学信号的共振频率、振幅及其动态,可以评价顶板岩层中软化接触面的发育位置及其弱化程度,分析工作面附近岩体变形状态和动力现象危险性;相对应力系数监测工作面附近岩体状态,反映了变形延迟和潜能积聚水平,代表了动力现象危险性严重程度,在工作面附近相对应力系数显著增大,最大值超过背景值的2倍以上,能够可靠预测出工作面前方的矿山压力升高带;当工作面距离地质破坏7 m以远时,地质破坏系数显著增大超过其临界值,达到背景值的3倍以上,能够可靠预测出工作面前方的地质破坏;相对应力系数与回风流瓦斯体积分数成线性反比关系,回风流瓦斯体积分数随着相对应力系数的增大而减小,随着相对应力系数的减小而增大,工作面附近岩体的应力状态对瓦斯涌出起着控制作用。     

寺家庄煤矿煤与瓦斯突出危险性实时诊断技术研究

煤与瓦斯突出危险的实时诊断预测技术,是实现矿井数字化、智能化的基础。以往突出危险性预测技术存在预测准确性低、预测范围小、预测指标存在缺陷等问题。以寺家庄煤矿突出危险性实时诊断工程技术为例,应用大数据分析技术对监控系统监测数据进行实时分析并诊断采掘工作面的突出危险性,实现了提前48 h对煤与瓦斯突出和瓦斯超限等危险的成功预警,为矿井安全生产提供了一道新的安全屏障。