煤层自燃指标气体的试验研究

利用煤层自燃程序升温实验装置，研究了煤炭自燃氧化特性及自燃升温过程中产生氧化气体和碳氢类气体随温度的变化规律，在此基础上确定了潞宁矿煤层自燃预报的指标气体。     

东山矿煤自燃特性实验研究

随着温度的升高,煤炭自燃将依次出现不同的气体.这些气体的出现及释放量基本能准确反映煤炭氧化自燃程度.在煤层程序升温实验装置基础上,结合煤自燃发火实验台模拟的结果,确定太原东山煤矿煤层自燃预报的指标气体及其对应的温度范围,为该矿煤自燃预测预报及防治提供可操作性的依据.     

我国煤矿火灾防治技术的现代发展与应用

煤层自燃引发的煤矿火灾严重影响煤矿安全生产。为提前做好煤层自燃预测预防工作,以龙滩煤矿3122S回采工作面为研究对象,结合实验室煤自燃实验和现场标志性气体测试,对3122S回采工作面煤层自燃标志性气体临界值进行确定。通过煤样程序升温氧化实验,得到煤自燃产生的各气体浓度随温度变化规律,确定选取CO、乙烯C₂H₄为主要标志性气体;根据模糊统计数学方法计算出3122S回采工作面煤层煤样自燃临界温度为87 ℃;拟合现场实测的CO质量浓度和温度,代入煤样自燃临界温度计算得到标志性气体CO质量浓度临界值为88.50 mg/L,C₂H₄质量浓度临界值根据实验所测为0.90 mg/L。根据现场监测的标志性气体的临界值和温度双重预防煤自燃引发的火灾。

     

基于指标气体的煤自燃预报人工神经网络专家系统研究

煤层自燃温度与气体产物之间存在对应关系,据此可预报煤层自燃。但是,温度与气体产物之间的关系为非线性的,非常复杂,不能用简单的数学公式表达。用前向3层人工神经网络模型表征这一对应关系,并用大量实验数据对网络进行训练以获得神经元间的连接强度。据此建立了人工神经网络专家系统,可以根据现场监测的煤自燃指标气体等参数,判断煤自燃现状,并预测自燃发展趋势。实践表明,该神经网络专家系统能够较准确地预报煤层自燃。     

党家河矿煤自燃临界温度及自燃倾向性研究

应用程序升温实验测得氧化动力学参数,分析党家河矿煤自燃临界温度及自燃倾向性,结果表明:测试煤层的煤自燃临界温度为78.96℃,干裂温度为109.99℃;根据公式计算确定了测试煤样煤层属于Ⅱ类自燃煤层,并根据C_2H_4气体出现时对应的温度验证了煤自燃临界温度的可靠性。     

虎峰煤业煤层自燃宏观特性实验研究

通过对同煤集团华盛虎峰煤业所采2#煤层煤样进行热重分析实验和程序升温氧化实验研究,确定了2#煤层自燃过程中各阶段的特征温度,得出升温氧化过程中各气体浓度随温度变化的规律,确定了以CO为主,C2H4、H2、C2H2为辅的煤层自燃指标气体预测预报体系,将特征温度与指标气体进行关联性分析,对煤自燃过程有了更深入地认识,掌握了虎峰煤业2#煤层自然发火宏观特性,为该矿煤自燃防治提供了科学依据。     

煤层自然发火指标气体研究

为研究石港煤矿14#,15#煤层煤自燃进程的标志气体,在实验室开展煤氧化升温气体产物的测定实验,主要检测了煤样在氧化升温条件下各种气体组分的发生浓度,对产生气体量随温度的变化曲线进行了深入细致的研究。根据各种气体组分的发生量及最低检测温度,确定了石港煤矿14#,15#煤层的煤自燃预测预报标志气体和煤自燃标志气体生成量的拟合曲线,为该矿煤自燃火灾的预测预报提供了实验依据。     

低瓦斯易自燃煤层防灭火技术

本文针对低瓦斯易自燃煤层防灭火等问题,阐述了煤体自然发火现象的机理与煤自然等级划分,通过工业分析确定了某矿6号煤层属于Ⅱ类,容易自燃煤层;通过实验分析了煤样产生气体与温度的关系,可以通过检测生成气体的成分去反应火情温度的变化;归纳了现有的几种低瓦斯易自燃防灭火技术。     

王村煤矿5~#煤层自燃程序升温实验研究

近年来,王村煤矿多次出现井下松散煤体自燃预兆,影响矿井的安全生产。为了掌握该矿煤自燃规律,准确预测煤自燃火灾,对5#煤样进行了自燃程序升温实验,根据实验结果确定该矿区5#煤层的自燃临界温度、裂化温度以及CO、CH4气体浓度与温度关系等自燃特性参数,并进一步分析了耗氧速度、C2H6、C2H4等指标气体的变化规律,对5#煤层煤自燃规律进行了初步探讨。     

同忻煤矿煤炭自燃预报体系的确立

大同煤田石炭二叠系煤层属特厚易自燃煤层,其中太原组3#～5#煤层经过火成岩入侵,煤层上部形成硅化煤,极易自燃。针对同忻煤矿一盘区的火灾预报问题,分析了该矿煤样的自然发火规律,利用热重法确定了该矿煤炭的自然发火温度,利用光谱分析分析了煤炭不同温度下的标志性气体,最终确立了该矿井以CO、C2H4为指标气体的二级自燃预报体系,建立了以束管监控为主要手段的煤炭自燃检测系统。     

姜家湾煤矿11号煤层最短自然发火期实验研究

以姜家湾煤矿11号煤层为研究对象,采用煤工业性分析、煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定、差示扫描量热与气体示踪等实验手段,测定了该煤层工业性成分、煤自然发火倾向等级、不同温度煤的比热以及煤自燃指标气体,以此综合确定该煤层最短自然发火期。研究结果表明：煤的水分含量为0.90%,灰分含量为6.58%,挥发分含量为29.02%;煤层自燃倾向性等级属于Ⅰ类,自燃倾向性为易自燃。煤升温加热氧化的临界温度为162℃,且以CO为煤自燃评判的敏感气体。基于该煤层煤自燃特性,结合煤自燃发火数学模型,计算出该煤层最短自然发火期为48 d。该数据可为11号煤层开采速率以及采空区自燃发火防控提供技术参数支撑。     

沙坪煤矿煤炭自燃早期预测预报技术研究

以沙坪煤矿10#煤层煤样为研究对象,根据国家相关标准进行煤样基础参数测试,建立煤层自燃预测预报技术体系基础数据。利用程序升温氧化实验考察煤样在不同温度下气体产物的生成变化规律,优选出各煤层煤样自燃发火标志气体,并确定煤自燃过程中耗氧速率、CO产生速率、CO2产生速率、临界温度、动力学参数,形成体系并指导现场煤炭自燃早期预测预报工作。     

新疆和丰沙吉海矿区主采煤层自然发火特性研究

为了研究新疆和丰沙吉海矿区主采煤层自燃氧化特性,利用程序升温氧化试验装置,研究了不同煤样自燃临界温度、煤自燃特征气体浓度随温度的变化规律,根据试验数据,计算了各煤样不同氧化阶段的温度耗氧速率和放热速率。研究表明:沙吉海矿区煤层不同升温氧化阶段耗氧速率可分为2个阶段,所确定的煤层自燃氧化规律,可为判定煤层自燃氧化的临界温度提供依据。     

下分层工作面煤自燃早期辨识与防治

难胶结人工顶板层状漏风诱发煤体自燃是下分层工作面巷道掘进及生产过程中防灭火难题。针对煤自燃初期气体产物量小易受风流稀释而难以检测的问题,在向下分层煤层顶板布置专用测试装置,监测煤体内部气体的温度和气体成分,判定煤自燃状态。研究结果表明,煤体内测点最高可检出175×10^-6,巷道风流仍不能及时发现煤氧化气体产物;易自燃下分层煤体因二次氧化,自燃进程快,监测煤体内部气体能够实现煤自燃的早期辨识;煤层顶板冒落岩石胶结程度低,形成平面漏风是下分层煤体自燃的直接原因,通过向上分层采空区沿煤层走向注入高分子材料形成漏风封堵墙,有效控制了下分层煤体的自燃。     

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。     

张双楼煤矿回撤工作面自然发火预警标志气体及临界值确定

张双楼矿7201边界工作面总回撤时间超过煤层最短自然发火周期,为确定边界工作面煤自燃主控因素、煤层自然发火标志气体及其预警临界值,通过统计采空区遗煤分布、煤孔裂隙、围岩变形、含水率及采空区漏风等容易引起煤自燃的参数,得出工作面自燃的煤层孔裂隙发育及采空区漏风为主控因素;建立了煤升温氧化过程中标志性气体温度与浓度的关系,提出CO增加速率与烯烷比为辅助指标判断煤自燃的预警指标。研究发现煤温度80～90 ℃之间时煤体CO产生速率发生了突变,得出回撤工作面遗煤的临界自燃温度为80～90 ℃。     

高突矿井自燃煤层分级预警指标体系研究

淮南矿业集团潘二矿属于高瓦斯突出矿井,所开采的1煤为Ⅱ类自燃煤层。为预防煤层自然发火,以潘二矿1煤为研究对象,通过煤自然发火实验与程序升温实验,分析煤样气体产物浓度及气体比值随温度变化规律以及煤温随时间变化规律,得出了煤样在自燃发火过程中气体浓度的突变点与其对应温度之间的关系。通过理论分析选取煤自燃指标气体,最终确定能够表征煤自燃温度的5个气体指标(CO、O₂、CO/ΔO₂、C₂H₄、C₂H₄/C₂H₆),构建出具有6个预警级别的潘二矿1煤自燃分级预警指标体系,对矿井自燃火灾预测与防控具有重要意义。     

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。     

煤层自燃预警系统设计研究

煤层自燃灾害历来是影响煤矿安全生产的主要灾害之一。通过分析我国煤层自燃的现状,建立了煤层自燃灾害预警指标体系,包括标志气体信息和温度信息,并指出了标志气体要根据不同矿井煤层煤质的煤样实验燃烧结果来确定。介绍了构建本系统涉及到的关键技术:3S技术、数据库技术(数据挖掘和数据融合)、计算机辅助决策系统(模糊数学综合评价和专家系统)等。构建了煤层自燃灾害预警系统,为系统的开发设计提供了整体框架和基本思路。对煤矿的安全生产具有十分重要的意义。     

高河煤矿3号煤层自然发火标志气体研究

通过指标气体分析法对高河煤矿3号煤层进行自然发火指标气体优选,确定煤样自然发火的特征温度,从而为高河煤矿3号煤层自燃早期预报和防灭火提供理论依据和技术支持。