筒仓储煤自然发火期研究

针对黄骅港三期大型筒仓储煤自燃问题,选取所储神优、外购、神混3个具有代表性煤样进行绝热氧化实验,通过计算模型获得各煤样最短自然发火期。研究发现,煤体氧化前期发展较为缓慢,温度超过70℃后短时间内迅速升高,氧化加剧;初温30℃时3种煤样自然发火期约分别为8.2d、10.6d、15.5d,增大初温,发火期骤减。煤最短自然发火期的计算可为筒仓储煤周期及入仓煤温的控制提供依据。     

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 ℃。     

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。     

煤最短自然发火期实验及数值分析

根据兖州矿区煤样自然发火实验,测算出煤不同温度时的发热强度和耗氧速度,在此基础上,通过煤自然发炎数值模拟计算,分析不同供风强度、散热边界条件和煤的粒度等对煤最短自然发火期的影响关系,从而确定出实际开采条件下煤层的最短自然发火期。     

风速对煤堆内部热积聚的影响

为研究煤在自然堆积状态下氧化蓄热自燃的特征及不同风速对煤堆自燃的影响,利用 COMSOL数值模拟软件研究了煤堆温度场变化,以及不同风速条件下煤堆自然发火期与煤堆内高温点位置变化情况.结果显示:自燃后其高温点会移动至煤堆底部,并且随着煤堆温度升高,高温点逐渐向煤堆迎风侧表面移动;０．０５m/s为风速临界值,当风速超过或低于０．０５m/s时,煤堆自然发火期均被延迟;其次,风速增大会导致煤堆内部自燃范围由迎风侧逐渐向煤堆背风侧移动.风速对煤堆自燃的影响较为复杂,可以通过降低风速或增大风速的手段来延迟煤堆自然发火期.     

石嘴山二矿2268综放采空区自燃危险区域划分研究

通过实验测定煤的自燃特性参数,由现场观测和理论分析确定综放工作面采空区浮煤、漏风和氧浓度的分布情况,根据实际条件下浮煤自燃的极限参数,将采空区划分为窒息带、氧化升温带和散热带;然后根据综放工作面实际推进速度和最短自然发火期判定出采空区自燃危险区域,并确定出保障综放工作面安全的最小推进速度为1．36m/d．由此为石嘴山二矿安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火提供依据．     

煤自然发火过程的模拟实验研究

分析了煤体自然发火的原因和特点,进行了煤自然发火的模拟实验,通过对实验测试数据的分析,讨论了煤体自燃发生过程中温度的变化规律,所得结果对于分析和预测煤自燃的进程、防治煤体的自燃火灾具有重要的指导意义.     

煤特征参数与氧元素关系的实验研究

为进一步揭示煤自燃内部因素对煤自然发火的影响,基于热重实验分析,得出了6种煤样在10℃/min升温速率下的特征参数值(活化能、吸氧量、特征温度点、自然发火期)与氧元素的关系。实验结果表明:随着煤氧元素的增大,煤自然发火期越短,而煤吸氧量则呈现先增大后减小的趋势,煤的活化能、燃烧特征温度点则越小。该实验结果指出煤的吸氧量与氧元素含量并非成正比,而是存在一个最佳浓度值,且氧元素并不是影响煤特征温度点大小的唯一因素,还可能与其他因素相关,为此有必要进一步研究煤内部因素对煤自燃的影响。     

彬县下沟矿4#煤层自燃特性参数实验研究

 利用XK-IV型煤自然发火实验台,实验模拟下沟煤矿采空区浮煤自然发火过程,测算出该煤层的最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化速率和放热强度等自燃特征参数,为下沟煤矿自燃火灾的预测预报及防治提供了依据。     

综放沿空巷周围煤体自燃升温过程的数值模拟

用有限元数值模拟方法，对综放沿采空区侧巷道周围煤体内的漏风流态、氧气消耗及温度升高进行了研究，联立求解了流场中的漏风渗流方程、氧浓度渗流-扩散-消耗方程和传热方程．重点描述了沿空煤柱内的自燃特征和升温过程，得到自然发火期与煤耗氧速度呈反比例关系，而对漏风强度影响不大；漏风强度增大只能使煤体内高温区范围扩大，相对提高自然发火几率。     

孙疃煤矿10煤最短自然发火期研究

为了掌握孙疃煤矿10煤最短自然发火期,通过对煤自然发火期确定方法的比较分析,确定实验条件下最短自然发火期的计算模型;对孙疃煤矿10煤层煤样在不同温度段的吸氧速度、失水量、解析瓦斯含量进行测定,进而分段计算了达到临界温度需要的时间,确定该煤层的最短自然发火期,为制定防灭火措施提供依据。     

煤实验最短自然发火期的快速测试

基于煤实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性是一种科学、可靠的鉴定方法。但由于在实验室测试煤在绝热条件下的实验最短自然发火期周期长,难以实现测试的标准化,此方法的应用受到限制。因此研究煤实验最短自然发火期的快速测试方法具有重要意义。通过理论分析与实验研究,确定70℃时煤样罐出气口的氧气体积分数(C70)与交叉点温度(Tcpt)是分别能体现出煤在低温缓慢氧化阶段及快速氧化阶段氧化升温特性的特征参数。通过程序升温测试煤低温氧化过程的特征参数C70指标和Tcpt指标,实现了煤实验最短自然发火期的快速测试。基于程序升温测试得到的实验最短自然发火期与绝热测试结果的一致性表明了此方法的准确性、可靠性及基于实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性的可行性。     

Experimental simulation and numerical analysis of coal spontaneous combustion process at low temperature

The characteristic of coal spontaneous, combustion includes oxidative property and exothermic capacity. It can really simulate the process of coal spontaneous combustion to use the large-scale experimental unit loading coal ! 000 kg. According to the field change of gas concentration and coal temperature determined through experiment of coal self-ignite at low temperature stage, and on the basis of hydromechanics and heat-transfer theory, some parameters can be calculated at different low temperature stage, such as, oxygen consumption rate, heat liberation intensity. It offers a theoretic criterion for quantitatively analyzing characteristic of coal self-ignite and forecasting coal spontaneous combustion. According to coal exothermic capability and its thermal storage surroundings, thermal equilibrium is applied to deduce the computational method of limit parameter of coal self-ignite. It offers a quantitative theoretic criterion for coal self-ignite forecasting and preventing. According to the measurement and test of spontaneous combustion of Haibei coal, some token parameter of Haibei coal,spontaneous combustion is quantitatively analyzed, such as, spontaneous combustion period of coal, critical temperature, oxygen consumption rate, heat liberation intensity, and limit parameter of coal self-ignite.     

多元硫化物对煤体微观形貌和自燃特性影响的研究

为了研究井下多元硫化物对煤体微观形貌和自燃特性的影响,分别测试了不同含硫量煤样的真密度、孔隙率、微观形貌和吸氧量等参数。结果表明:煤样孔隙率随含硫量的增大而增大;原煤样加入FeS2和FeS,使表面细微颗粒物增多;经氧化升温,块状煤体破碎成若干细颗粒,促进了煤的自燃;FeS对促进煤的低温吸氧和缩短煤的自然发火期的作用略大于FeS2;在相同煤温条件下,CO产生量随硫含量的增大呈先增大后减小的趋势,硫含量分别为3%和4%时,CO和C2H4的产生量最大。     

采空区自燃“三带”的灰色关联分析与预测研究

采用灰色系统理论对于陈家山煤矿416综放工作面采空区自燃"三带"与CO变化、工作面推进度等影响因素进行了分析。通过灰色关联分析发现CO变化与工作面推进距离存在一定相关性,即通过灰色绝对关联度,将工作面推进度与采空区自燃"三带"和煤炭自然发火期关联起来。对于研究得出的工作面推进距离,采用了GM(1,1)以及残差GM(1,1)预测模型,来预测非正规工作条件下采空区自然"三带"位置变化,本文所研究的成果对于指导煤矿现场预防自燃火灾具有重要的指导作用。     

基于大尺寸隔热氧化试验的银洞沟煤矿110201工作面煤自燃特性研究

为了准确研究银洞沟煤矿2^#煤层110201工作面煤自燃特性,采用大尺度煤隔热氧化装置模拟煤自然发火过程中煤体温度变化,确定煤层最短发火期,研究煤氧化过程中的耗氧率、气体产生规律,最终确定该煤层临界温度和标志性气体。结果表明:2^#煤层煤最短发火期为37 d;煤自热氧化分为2个阶段,煤体温度缓慢上升阶段和煤氧化加速阶段,在第2阶段,O₂消耗率、CO生成速率加快,并出现C2H4,从而确定该工作面临界温度为101.6℃,C₂H₄为主要标志气体,CO相对量变化趋势为辅助标志指标。通过大尺度煤隔热氧化实验优选的临界值和标志气体能更加准确地反应煤的自然发火和产气规律,对煤自燃的早期预测预报更加准确。     

多场耦合下煤堆自燃过程及影响因素分析

为研究煤堆自燃特征及发火规律,建立了风力和浮力驱动下煤堆的多场（速度场、温度场和氧气浓度场）耦合自然发火模型,并运用COMSOLMultiphysics软件对煤自燃的过程及其影响因素进行了数值模拟分析。研究结果表明：在风速3．6m／h条件下,煤堆自燃最高温度点位于进风侧的煤堆中下部,最终于第65d在此位置开始自燃;随着风速的增大,煤堆自然发火点往风流的下方向迁移,自然发火周期缩短;煤堆孔隙率、高度和角度的减小能延长煤堆的自然发火周期。     

高瓦斯特厚易自燃工作面回撤期间自然发火防治措施

硫磺沟煤矿为高瓦斯矿井,W(9-15)102工作面为矿井首采工作面,布置在9-15#煤层,该煤层平均厚度32.94 m,分层开采。开采煤层为易自燃煤层,最短发火期为17 d。由于综采设备的庞大粗笨,工作面回撤所需的时间长,在综采支架撤除期间,采空区与支架顶部的浮煤极易发生自然发火事故。因此,有必要对综放工作面拆除期间自然发火原因进行分析,采取均压堵漏、注氮、注浆、注水、注胶等综合防灭火措施,保证安全生产。