七五煤矿■煤层自然发火各阶段指标气体优选研究

针对七五煤矿3~#煤层217工作面自然发火问题,通过煤低温氧化试验和灰色关联度分析相结合的方法,优选了自然发火指标各阶段标志性气体的预测指标。通过试验研究得出:在煤自燃早期CO与煤温具有良好的对应关系,可使用CO单个指标进行煤自燃早期预测预报。而在加速氧化阶段:乙烯(C_2H_4)、乙烷(C_2H_6)、丙烷(C_3H_8)、烯烷比(C_2H_4/C_2H_6)和链烷比(C_3H_8/CH_4)等随煤温升高普遍呈现较好的规律性。基于灰色关联度分析,进一步区分预测指标可信度。通过计算煤加速氧化阶段各气体指标与煤氧化温度之间的灰色关联度,得出七五煤矿3~#煤层加速氧化阶段首选预报指标为C_3H_8/CH_4,第二预测指标为CO,第三预测指标为C_2H_6。该研究成果提高了煤自燃预测结果的准确性,为七五煤矿217工作面自然发火治理提供科学依据及理论指导。     

羊场湾矿2号煤层自燃指标气体及其阈值研究

为研究羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报指标体系,采用程序升温方法测试了不同粒径实验煤样在氧化过程中气体产生规律,确定了煤样自燃的气体指标及其临界值。结果表明:CO/CO₂值可以作为煤自燃低温阶段的主要指标,ΔCO/ΔO₂值为辅助指标,C₂H₄在煤温达到90 ℃后出现,可以作为煤自燃进入高温阶段的指标气体,ΔCO/ΔO₂值可以作为煤自燃高温阶段指标。研究结果为羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报及主动防控提供了依据。     

煤自燃加速氧化阶段指标气体优选实验研究及分析

以林南仓矿11~#煤层为研究对象,通过程序升温实验确定了煤自燃加速氧化阶段(100~200℃)各指标气体浓度与温度的对应关系并分析了其变化规律,利用灰色B型关联度分析法对指标气体进行优选筛选,并计算了各指标气与煤自燃氧化温度的关联程度,确定了各指标气体的可信度。结果表明:在加速氧化阶段,林南仓矿11~#煤层的C_3H_8/C_2H_6与温度的关联度最大,其次是C_2H_4/C_2H_6,因此选择C_3H_8/C_2H_6为最优指标气体,C_2H_4/C_2H_6为辅助指标气体。该研究结果对提高煤层自燃预报的准确性具有重要意义。     

基于程序升温的煤自燃标志气体实验研究

为有效解决袁店二井煤矿7_2煤层自燃问题,对煤样进行程序升温实验研究煤自燃标志气体,通过分析煤氧化过程中不同温度阶段气体产生规律,研究煤自燃预测预报标志气体与其之间的对应关系。结果表明:实验煤样的自热临界温度为60~70℃,氧化活跃阶段临界温度为120~130℃,在60~100℃时,选取CO作为标志气体,在100~130℃时,选取第二火灾系数R_2作为标志气体,在130℃以上时,选取C_2H_4作为标志气体,以C_2H_6、链烷比φ(C_3H_8)/φ(C_2H_6)和烯烷比作为辅助标志气体,以此可判断该煤层煤自燃发展程度。     

基于灰色关联法的煤自燃标志气体分析与优选

针对吉宁煤矿2号煤层自燃预测指标不清的问题,借助于煤升温氧化装置进行了煤氧化—热解实验,分析了吉宁煤矿2号煤层煤氧化—热解气体的产生规律。运用灰色关联分析法,计算并优选了加速氧化阶段可信度较高的标志气体。获得了吉宁煤矿2号煤层煤自燃的复合预测指标,即缓慢氧化阶段以CO为主,加速氧化阶段以C2H4为主,激烈氧化阶段以C2H2为预测的主指标。     

煤自燃指标气体的实验研究及应用

针对东林煤矿4~#煤层容易自燃的特点,采用了实验室实验研究与现场实践相结合的手段对东林煤矿4~#煤层的低温氧化特性进行深入研究。结果表明,4~#煤层以CO作为煤自燃的主要指标性气体,以C_2H_4、C_2H_6和C_3H_8等气体作为辅助指标性气体,并将该成果应用于3409封闭工作面异常高温区的监测,成功启封了3409高温异常工作面。实践证明,以CO为主的标志性气体对煤低温氧化自燃过程有较准确的预测预报效果,并对类似急倾斜易自燃煤层自然发火的综合防治具有重要的参考和示范作用。     

豹子沟矿9号煤层自燃指标性气体优选实验研究

为了提高煤层氧化释放的指标性气体预测煤层自燃可靠性,利用煤自然发火气体产物实验装置,对豹子沟煤矿9号煤层煤样氧化过程进行模拟,重点研究氧化过程中气体产物的生成规律及特性、标志性气体分析与优选、煤自燃临界氧气浓度等。研究结果表明,CO、C_2H_4和C_3H_6气体出现的临界温度分别在61℃、159℃和210℃左右;CO是煤样氧化过程中出现最早、且贯穿整个氧化过程的预测煤层自然发火的最佳指标气体;煤炭自然发火的临界氧气浓度为7.0%。     

煤自燃多参数预报指标试验研究

针对采用CO单一指标不能有效预测大佛寺煤层自燃的现状,通过模拟现场真实的漏风、蓄热条件,研究了大佛寺煤矿煤自燃多参数预报指标气体随煤温升高的变化规律。根据试验结果,确立了以φ(CO)/φ(CO2)、Graham指数、Δφ(CO)/Δφ(O2)为主的多参数预报指标体系。结果表明:当φ(CO)/φ(CO2)指数分别在0.1、0.1~0.2、0.2范围时,Graham指数在3、3~6、6时,分别对应大佛寺煤样的自燃氧化阶段、自燃氧化加速阶段和剧烈自燃氧化阶段。     

水浸长焰煤自燃预测预报指标气体试验研究

为解决补连塔矿22煤采空区长期浸水的遗煤自燃预测预报问题,针对含水煤样自燃预测预报研究较少的问题,通过对5种不同含水率的长焰煤进行程序升温试验研究,分析温度升高过程中的遗煤自热氧化气体产物及其浓度变化规律,对煤自燃预测预报指标气体进行优选。研究结果表明:浸水的遗煤低温氧化具有分阶段特性,在煤样浸水程度不同的复杂情况下,提出以φ(CO)/φ(CO_2)、φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)以及C_2H_6、C_2H_4和C_3H_8作为煤自燃预测预报指标,并且当φ(CO)/φ(CO_2)≤0.1或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≥0.02时,则煤处于吸氧蓄热阶段(30～100℃),当0.8≤φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)≤1.10时,则煤处于自热氧化阶段(100～140℃),当φ(CO)/φ(CO_2)≥0.5或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≤0.005时,则煤处于加速氧化阶段(140～230℃)。研究结果对采空区遗煤的自燃防控具有一定的指导作用,结合现场实际情况,及时对参数指标进行修正,完善煤自燃预测预报指标,可有效预防煤自燃灾害事故的发生。     

德盛煤矿煤自燃标志性气体的实验与确定

不同煤质的煤在升温氧化过程中,会释放出不同成分和浓度的气体。根据这一特性,煤矿可选取适当的气体产物作为煤自燃的标志性气体进行监控。德盛煤矿利用"煤自燃特性综合测试系统"进行30～220 ℃的升温试验,结果发现2~#和5~#煤样中CO释放量随温度变化最为规律和稳定,并配合观测H_2、C_2H_4或C_2H_6,对防范煤自燃有良好的效果。     

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。     

晋城矿区整合矿井煤程序升温特性试验研究

针对晋城矿区整合矿井集中存在的破坏区块多、采空区漏风严重等问题,选取大峪15~#、仙泉15~#、晋平10~#3个煤层开展了程序升温特性试验,分析了CO及烃类气体产生量随煤温的变化规律,测算了自燃临界温度,优选了自燃标志气体指标。结果表明,计算得出大峪、仙泉、晋平3个煤层的自燃临界温度分别为85℃、74℃、55℃,其大小反映了煤初期氧化能力的强弱;根据煤自燃标志气体优选原则,建议将CO和C_2H_4作为煤自燃预测预报的主要指标,辅以规律性良好的其它非吸附烃类气体、链烷比和烯烷比。研究结果对提高晋城矿区类似整合矿井煤自燃预测预报准确度和火灾防治水平具有指导意义。     

红庆河煤矿3~(-1)煤层自然发火标志性气体研究及应用

为了更加准确地对红庆河煤矿3~(-1)煤层的自然发火情况进行预测预报,在该煤层的3-1402综采工作面进行了煤样采集,为综合反映不同煤粒粒径对煤自燃的影响,在试验室里选取粒径:0～1 mm、1～3 mm、3～5 mm、5～10 mm共计4种煤粒,按质量比1∶1∶1∶1充分混合后,进行了煤的氧化升温试验。得出了不同供氧浓度(供氧浓度分别为8%、9%和10%及空气供氧条件)下的CO、C_2H_2、C_2H_4及其他气体的产生量曲线,以及不同供氧浓度下的CO、C_2H_2、C_2H_4及其他气体与温度的关系。根据煤炭的自燃标志性气体的选取原则,结合煤样的程序升温试验结果及红庆河煤矿井下的实际条件,优选出了红庆河煤矿3~(-1)煤层煤炭自燃氧化的标志性气体的种类及指标;同时确定了红庆河煤矿3~(-1)煤层自燃分级预警指标。     

突出矿井近距离煤层群煤自燃预警与防控方法

突出矿井煤层群存在开采过程互相影响,采空区贯通,漏风地点较多,防灭火工作难度大等特点。为了对突出矿井近距离煤层群煤自燃过程进行准确预测,以贵州发耳煤矿为例,通过煤自燃程序升温试验分析了煤氧化过程中各气体的变化规律,确定了煤自燃单指标气体和标志气体比值的综合预测指标,提出了煤自燃监测预警系统和现场布置情况。结果表明：发耳煤矿各煤层煤样的临界温度范围为70～80℃,干裂温度范围为130～140℃。结合耗氧情况、CO和C₂H₄的出现温度和变化规律综合判定得到发耳煤矿不同煤层煤自燃氧化优先级顺序为：1#煤>3#煤>5-2#煤>5-3#煤>10#煤>7#煤。根据试验结果和现场数据,确定了煤自燃温度的6个气体指标(CO、O₂、C2H4、φ(CO)/φ(CO₂)、φ(CO₂)/φ(O₂)、φ(CO)/φ(O₂))及分级预警的温度范围和气体指标临界值,对煤自燃进行四级分级预警。最后,提出了针对突出矿井煤层群“加强煤自燃预...     

东欢坨矿煤层自燃指标气体分析

为了预防预报东欢坨煤矿的自燃火灾,现利用程序升温-气相色谱联用实验,检测升温过程中指标气体含量,进行了CO、CO_2、CO/△O_2、C_nH_(2n+2)/C_nH_(2n+2)、C_nH_(2n)/C_nH_(2n+2)、C_nH_n/C_nH_n等的计算。结果表明:在煤低温氧化全过程中,都可以检测到CO,在140℃以后可检测到C_2H_4。因此针对东欢坨,在50~350℃,选择CO作为指标,并利用CO_2、C_2H_6和C_3H_8为辅助指标。当温度达到140~300℃,选择C_2H_4作为预测指标气体,并利用C_2H_4/C_2H_6及C_2H_4/CH_4指标气体作为该温度段内的辅助标志气体,由此确定的指标气体,为东欢坨煤层自燃火灾防治提供了依据。     

木瓜煤矿9号煤层采空区遗煤自燃监控技术应用研究

木瓜煤矿现阶段开采的9号煤层为易燃煤层,为防止9号煤层采空区遗煤自然发火,采用程序升温氧化实验,对不同温度条件下各种气体的产生情况进行分析研究,最终确定木瓜煤矿9号煤层采空区自然发火的标志性气体为CO、C_2H_4、C_2H_2,并且建立完整的采空区遗煤自燃监测预报体系,通过合理的组织及管理措施,实现了木瓜煤矿9号煤层的安全生产。     

低阶煤自燃指标气体与氧化特征温度实验研究

以4种低阶煤为研究对象,通过程序升温氧化实验和热重分析实验,研究煤升温氧化过程中各指标气体浓度及煤样质-热与温度的关联性。对比同一温度下不同煤样产生指标气体浓度,发现煤变质程度越低,氧化越剧烈,得出以CO为主,H_2、C_2H_4和C_2H_2为辅来进行预测预报的自然指标气体体系;同时确定各煤样特征温度,对煤自燃过程进行阶段划分,提高现有煤层自然发火宏观特性的认识。     

煤自燃标志气体的阶段特征实验研究

基于程序升温实验,对东胜褐煤、补连塔不黏煤、保德气煤的CH_4、C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6值、△CO/△O_2值、O_2等自燃标志气体进行测定。结果表明:CO的产生存在于整个氧化过程;CH_4出现的时间与CO相当,但浓度低于CO,且在不同煤种中有不同的显现规律;C_2H_6出现时间晚于CO和CH_4,C_2H_4出现的时间最晚,在较高温度段才出现。煤氧化不同阶段特征气体的表现形式不同,判断煤的自燃阶段时避免采用单一CO气体指标,应选取不同的特征气体作为煤自燃阶段的预警指标以提高煤自燃预报的可靠性。对于测试煤种,应选择CO和C_2H_4作为煤炭自燃氧化的指标气体,并将CH_4、C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6值、△CO/△O_2值、O_2作为自燃辅助预警指标。     

林南仓矿煤自燃氧化特性研究

为研究林南仓矿煤的自燃氧化特性,从不同煤层、不同采区采取典型煤样8个,分别进行了煤的自燃倾向性和煤升温模拟氧化实验。实验结果显示,该矿8个煤样分别为Ⅰ类容易自燃和Ⅱ类自燃,自燃危险性较高。该矿煤在常温下就具有很强的氧化能力,并产生CO气体。根据煤低温氧化过程产生的气体量以及气体浓度的变化规律,将自燃氧化过程划分为缓慢氧化、加速氧化和激烈氧化3个阶段,并确定了温度范围,为指导煤层自燃火灾防治提供了依据。     

高瓦斯易燃煤层自燃判别指标体系的实验研究

通过煤自燃程序升温实验,分析了在不同温度下平顶山矿区己组煤样的耗氧速度以及CO_2、CO、CH_4、C_2H_4、C_2H_6等气体的产生量,研究了己组煤在整个氧化阶段气体产物的生成规律及其特征,得出煤样耗氧量与煤温升高之间的对应关系。最终确定CO、C_2H_4、C_2H_6作为判断己组煤自然发火的不同阶段的标志性气体,CO/CO_2、C_2H_4/C_2H_6比值作为辅助指标。根据试验结果确定平顶山矿区己组煤自燃标志性气体临界判别指标值,为实现己组煤自然发火的准确预测预判提供依据。