煤自燃阻化机理及物理化学复配阻化技术

介绍了抑制煤氧化自燃物理阻化和化学阻化技术研究进展与应用现状,探讨了两类阻化材料的技术特点及适应性,分析了煤矿阻化材料在防灭火技术应用过程中存在的问题,并指出了两类不同性质材料复配阻化的发展趋势。     

阻化剂氯化镁抑制煤自燃的实验研究

本文阐述了不同浓度氯化镁溶液处理塔山煤样后,对煤样进行热重实验,得出各煤样的特征温度点,重点分析不同浓度阻化剂对塔山矿煤样自然发火特性的影响,总结了各个煤样的自燃特征参数的变化规律,对比分析得出该阻化剂的最经济适用浓度范围,可为井下选择阻化剂浓度配制提供一定依据,对煤自然发火防治工作具有一定指导意义。     

利用凝胶阻化剂防灭火技术处理井下高冒点煤炭自燃

介绍了凝胶阻化剂防灭火技术在处理煤矿井下高冒点自燃的机理和工艺。     

凝胶泡沫对原煤自燃的阻化特性实验研究

为揭示凝胶泡沫对煤自燃的阻化特性,通过煤自燃标志性气体测定实验系统对比分析不同泡沫阻化剂处理的煤温升速率、标志性气体的产生发展规律,并采用同步热分析仪分析煤在热解过程中特征温度和热效应。结果表明,不同泡沫阻化剂阻化后的煤样,临界温度Trl、缓慢氧化温度Tml及燃尽温度Tme相比原煤呈现"滞后效应";凝胶泡沫处理煤样起始放热温度由29.77℃提高到89.61℃,最大释热功率由50.15 mW/mg降到37.11 mW/mg;水基、泥浆、凝胶泡沫处理煤样阻化率分别为2.54%、5.28%、10.1%,凝胶泡沫阻化处理煤样的温升速率与CO、C2H4析出速率始终小于泥浆和水基阻化处理的煤样,凝胶泡沫阻化性能相较水基和泥浆效果更好。     

凝胶防灭火技术在冒顶浮煤自燃上的应用

凝胶阻化剂是具有粘塑性的化合物,由主剂和促凝剂两种溶液混合后形成果子冻一样的液体。其凝固期可调整为几秒至一个月。混合液在凝固以前其粘度近似于水,而胶后的粘度则是水的1500倍,该阻化剂除具有一般的阻化剂的阻燃性能外,还具有以下特点：     

煤自燃阻化剂雾化性能实验研究

介绍了气溶胶阻化剂雾化性能测试系统,选取不同浓度的NH4H2PO4、NaHCO3、MgCl2溶液进行雾化,通过对湿度、温度等方面对比分析,得出不同阻化剂的雾化性能。实验结果表明:3%NaHCO3溶液雾化效果最好,25%MgCl2溶液稳定性能最强。     

凝胶阻化剂防灭火的应用工艺

煤炭自燃引发火灾会造成巨大的能源损失和环境灾害。为了减少煤炭火灾的发生,可以使用凝胶阻化剂防灭火。分析了凝胶阻化剂的成胶及防灭火原理,介绍了凝胶阻化剂防灭火的应用工艺。并将凝胶阻化剂实际应用于浙江长广集团七矿,得到良好的效果。     

复合阻化剂抑制煤自燃过程的阶段阻化特性

为解决单一阻化剂阻化效果弱、作用时间短的缺陷,基于2种物质不同阶段的阻化特性,选用碳酸氢钠作为物理阻化成分,高效抗氧化剂茶多酚作为化学阻化成分,开展复配阻化剂优选的实验研究。采用TG-DSC和FTIR实验,结合氧化动力学分析方法及分峰拟合技术,分析了复合阻化剂对煤氧化过程特性参数和微观基团的影响,从宏观和微观层面验证了复合阻化剂对煤自燃抑制的高效阻化效果,揭示其微观阻化机理。结果表明：阻化煤样的6个特征温度较原煤提高,质量损失减少,低温氧化过程煤体吸热量增加,高温阶段煤体放热量减少,可燃指数及综合燃烧指数均明显降低,阻化煤样在氧化过程4个阶段的表观活化能均得到提高,分析得到复合阻化剂的优选质量配比(碳酸氢钠∶茶多酚=3∶1)。通过定量分析原煤及阻化煤样的活性官能团在氧化过程中的变化规律,得出复合阻化剂的添加减少了煤中的活性基团(羟基、甲基以及亚甲基)以及煤氧复合反应中间产物(羧基、羰基)的含量,稳定的官能团醚键的含量增加。在煤低温氧化过程中,碳酸氢钠热分解生成CO₂,通过表面CO₂-O₂竞争吸附效应,物理惰化抑制煤自燃;...     

新型凝胶泡沫材料阻化性能实验研究

为研究新型凝胶泡沫对煤体阻化作用的效能与影响,基于程序升温实验,对凝胶泡沫处理前后的不同粒径煤样组进行实验,分析煤样升温过程中的耗氧速率、CO与CH₄气体体积分数及其产生率,以及凝胶泡沫对煤样的阻化率。研究结果表明：煤的粒径不同,其耗氧速率也不同,经新型凝胶泡沫处理煤样的CO、CH₄气体的体积分数及其产生率均明显低于未经处理的煤样;在100 ℃时,粒径小于0.9 mm煤样的阻化率为59.23%,粒径3~5 mm煤样的阻化率为61.69%,粒径6~10 mm煤样的阻化率为65.63%,各粒径煤样受凝胶泡沫的阻化影响顺序为大粒径> 中粒径> 小粒径;新型凝胶泡沫材料能有效延缓煤的氧化过程、抑制煤氧复合反应、延迟煤体蓄热进程,对防治煤自燃具有十分积极的作用。     

化学阻化剂防治煤自燃及其阻化机理分析

为分析化学阻化剂防止煤自燃的阻化机理,选用质量分数为1%～20%的过硫酸钠阻化剂对煤样进行化学阻化处理,同时用清水处理的煤样作为参考。采用程序升温氧化法对煤样进行模拟氧化试验,从宏观上分析阻化前后煤样自燃特性的变化;用傅里叶红外光谱仪对煤样进行测试,从微观上分析阻化前后煤样主要活性基团的变化规律。综合分析得出：在低温阶段使用质量分数为5%的过硫酸钠阻化剂效果最好。过硫酸钠阻化剂可以促使煤中活性基团生成比较稳定的醚类、烷基类、羧酸类,可以有效防治煤自燃。     

煤炭自燃火灾的指标气体及检测技术

煤自燃火灾严重威胁着煤炭工业的安全。为了扼制该类火灾的发生,煤自燃火灾指标气体的早期预测预报功能越来越受到人们的重视,为此系统地介绍了煤自燃火灾指标气体及检测技术。     

防止煤炭自燃用聚乙烯醇隔氧凝胶的实验室制备及性能研究

为防止煤炭自燃通过配方研究制备了聚乙烯醇隔氧凝胶,对其化学结构、黏度和力学性能进行了分析,考察了聚乙烯醇凝胶的隔氧性能和隔氧稳定性.结果表明,配方(wt%)为94.85%水、4%PVA、1%改性剂A、0.15%凝胶剂B的聚乙烯醇凝胶具有较好的塑性,能有效阻隔氧气进入,使煤层中氧气浓度基本稳定在3%～6%之间的时间长达63d以上,能有效达到预防煤炭自燃的目的.     

含钠磷酸盐对煤自燃抑制性能研究

为了探究含钠磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化反应的抑制作用,以气煤作为实验煤样,选取磷酸二氢钠NaH₂PO₄和磷酸钠Na₃PO₄ 2种含钠磷酸盐化合物制备阻化剂。采用同步热分析实验和程序升温氧化实验分析含钠磷酸盐对煤自燃过程中热失重、热释放,以及气相特性的影响。结果表明:当煤自燃达到热解温度后,Na₃PO₄不再具有阻化作用;NaH₂PO₄可显著提高煤自燃的临界温度、干裂温度、着火温度等,此外,NaH₂PO₄有效提高了煤自燃初始放热温度和最大释热温度,且降低了煤自燃最大释热功率和放热量;NaH₂PO₄能够提高煤自燃过程中CO、CO₂及各烃类气体的初始生成温度,削弱其释放强度,其阻化率可达65.4%;相比于Na₃PO₄阻化剂,NaH₂PO₄阻化剂具有更好的阻化效果,且在煤自燃氧化全过程中均发挥了抑制作用。     

煤炭自然发火预测预报的气体指标法

通过中国八大典型煤种煤样的自然发火模拟试验,对煤样氧化自燃气体产物进行了定性和定量分析,得出了各煤种从缓慢氧化阶段发展为加速氧化阶段的灵敏气体指标为:褐煤、长焰煤、气煤、肥煤以烯烃或烯烷比为首选,以一氧化碳及其派生指标为辅;而焦煤、贫煤和瘦煤则以一氧化碳其派生指标为首选,乙烯或烯烷比为辅;无烟煤和高硫煤唯一依据是一氧化碳及其派生指标.乙炔是煤进入激烈燃烧阶段的指标.研究提出了煤自然发火标志气体指标体系应至少包括自热加速和激烈燃烧2个阶段的主要指标,前一个指标是火灾危险预警指标,后一个指标是明火报警指标,同时也可以作为自然发火熄灭程度指标.     

港口煤堆自燃原因及防自燃技术浅析

以中煤公司在秦皇岛港现场管理为例,对港口煤堆自燃原因及防自燃技术进行了分析,提出减少注水、加速煤炭运转速度等方法来防止港口煤炭的自燃。     

许疃煤矿煤炭自燃指标气体优选与应用

为了有效预防许疃煤矿3₂38工作面采空区遗煤自燃,通过采集该工作面煤样进行煤自燃倾向性测试和低温氧化试验分析,优选出预测煤自燃指标气体：煤温在20~100 ℃时,以CO作为指标气体;煤温在100~150 ℃时,以C₂H₆作为指标气体;煤温在150 ℃以上时,以C₃H₈作为指标气体,并以链烷比作为辅助指标参数。根据测试结果,采用插值拟合方法,得到各指标气体体积分数与温度之间的函数关系式。基于所建立的拟合函数关系式,通过检测煤体温度,可以计算出CO、C₂H₆及C₃H₈的体积分数,用于推测采空区自燃状况。现场应用结果表明,采空区遗煤自燃预测效果良好。     

黄骅港三期筒仓储煤自燃预警方法研究及应用

基于对黄骅港三期筒仓储煤自燃的预警,选取筒仓所储神优-2和外购-1煤样进行程序升温实验,分析了煤体氧化热解产生的各指标气体及随温度的变化规律。实验发现:CO、C2H4、C2H6三种单一指标以及C2H4/C2H6、ΔCO/ΔO2两种复合指标随煤温的变化表现出了良好的规律性,并通过CO在60℃左右时浓度的突增,将煤体倒仓临界温度定为60℃。结合筒仓现有安全装置,采用温度监测和指标气体分析作为筒仓储煤自燃的预警方法。对筒仓内煤体入仓、出仓之前的煤温,以及储煤过程中的煤温、生成的指标气体含量进行实时监控,并设定了合理的报警阈值。     

回采技术选择与瓦斯涌出及煤自燃防治关系

论述回采技术选择与瓦斯涌出、自然发火防治之间的关系,指出中厚以上煤层采煤方法的选择对“一通三防”管理,尤其是瓦斯涌出、自然发火防治有着至关重要的影响,并用例说明必须选择合适的回采方法,以保证煤炭的安全生产。     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。