松散煤体中的氧气扩散模型及数值分析

根据氧气在松散煤体中的扩散理论分析,建立起松散煤体中的氧气扩散模型,并推导出松散煤体中一维氧浓度非稳态平衡方程,通过数值分析得到松散煤体中氧浓度分布方程,并由此得出氧气在松散煤体中最大渗透距离的计算公式。利用该公式计算出氧气在几个矿的松散煤体中的最大扩散距离。     

松散煤体中空气渗流规律的试验研究

为了分析空气在松散煤体中渗流对煤体自热和自燃的影响,根据多孔介质中气体的渗流理论,建立了测试松散煤体渗透系数的试验装置,分别从宏观上探讨了不同空隙分布和粒度分布下松散煤体的渗流规律。研究表明,同一空隙率在不同空隙分布下的渗透系数服从正态分布;粒度分布对空气在煤体中渗流的影响比空隙率大。在试验测定范围内,粒度在1.25 mm以下的粉煤是影响整个粒度分布下的煤体渗流的关键。结合实际防治地面煤堆自燃的方法,给出了不同厚度比的粉煤(0~3 mm)覆盖较大粒度(3~6 mm)煤体时,渗透系数与厚度比的定量关系式。     

松散煤体导热系数测定方法

分析了已有松散煤体导热系数测定方法的基本原理,对其中存在的问题进行了概述。在此基础上,对测试方法的改进提出了一些看法,并介绍了实验设计的关键技术。     

基于红外成像技术的松散煤体有源温度场实验研究

在自行设计并搭建的松散煤体有源温度场实验台基础上,应用热红外成像仪进行探测和分析,定性和定量研究松散煤体有源温度场变化及影响参数,认清和掌握松散煤体内部热量传递规律,对探测井下煤层自燃隐蔽火源具有重要的实际工程应用价值.     

平行热线法测定松散煤体导热系数试验

根据国际标准的平行热线法原理,设计出测定松散煤体导热系数试验装置,给出了其计算方法,并对祁东煤矿的不同粒径及不同含水量的煤质进行了反复试验,结果表明:随着粒径及含水量的增加,煤体导热系数呈上升趋势,且越趋平稳;最后对结果作了详细分析。     

基于二分法的松散煤体导热系数研究

基于实验室测试,在考虑比热容与环境温度关系的基础上,通过有限元数值模拟,采用二分法对松散煤体在不同环境温度下的导热系数进行研究。研究结果表明:在已知煤样挥发分的条件下,煤样的比热容与环境温度呈线性关系。根据煤样的热传导模型,通过二分法选取热传导系数,将数值模拟煤样温度随时间的变化规律与实测结果进行对比分析,逐步逼近确定煤样在不同环境温度时的导热系数。煤样导热系数随环境温度升高而线性增大。     

松散煤体导热系数测定系统设计

提出利用平面热源法测定松散煤体导热系数,在数学模型中考虑了松散煤体导热系数与温度的依变关系,详细介绍了数学模型的求解过程,并在此基础上设计了松散煤体导热系数测定系统。该系统也可用于其他类似材料的热物性测定。     

松散煤体导热系数影响因素分析

导热系数是研究煤自燃中的一个重要基础参数,能够获得比较准确的导热系数,对煤炭自燃火源定位等的研究将有很大的帮助.松散煤体为松散多孔介质,对于松散多孔介质,导热系数的影响因素很多,除了煤体本身的性质以外,还受环境因素和传热方式等的影响,本文在实验的基础上,系统分析了松散煤体导热系数的影响因素.     

采空区松散煤体复采综合防火技术

针对西庞煤矿108复采工作面的实际情况,提出以人工监测与束管监测相结合的监测手段,并采用均压防灭火与胶体防灭火相结合的防火措施,确保了复采工作面的安全回采,提高了西庞煤矿资源的回收率.     

热线法测松散煤体变导热系数

根据非稳态导热的基本原理,提出用热线法测定松散煤体导热系数时,考虑其导热系数与温度的依变关系,并详细介绍了数学模型的求解过程,在此基础上设计了松散煤体导热系数测定试验,该方法也可用于其它同类型材料的导热系数测定,具有一定的实用价值。     

松散煤体中氧气输运过程的理论分析

根据煤氧作用低温自燃理论,分析了氧气在松散煤体中的运动形式,探讨了各种运动形式的控制方程,对氧气在松散煤体中的输运规律进行了研究。结果表明,氧气在松散煤体中主要通过流动空气的携带和自身的扩散来输运。在忽略Soret效应、假定煤体为各向同性的均匀多孔介质等简化条件下,推导出氧气在煤矿井下松散煤体中输运过程的数学模型。对进一步完善煤炭自燃理论、提高矿井自燃灾害防治能力具有重要作用。     

水煤浆燃烧残渣粒度动态特性的研究

采用水煤浆雾化悬浮燃烧实验装置对神木水煤浆悬浮燃烧过程煤焦颗粒的动态变化特性进行了研究,主要通过水煤浆雾化悬浮燃烧实验装置、Malvin激光粒度测定仪、SEM等分析手段,揭示了水煤浆燃烧煤焦颗粒的变化特性.实验结果表明：神木水煤浆在700,900 ℃燃烧时,残渣粒度及其圆形度急剧减小;而在900,1 000 ℃燃烧过程中,残渣颗粒的粒度、圆形度经历了燃烧反应初期迅速减小,燃烧反应后期又有所增大变化的过程.     

顶煤松动爆破技术的研究

应用爆破松动圈、近似等值抵抗线和灰色决策等理论确定松动爆破有关参数，在开滦矿务局马家沟煤矿取得了明显的经济效果。     

松散煤体中低频声波传声频率优选实验研究北大核心

声波测温技术中信号频率的选择是提高测温准确性的关键。为探究低频声波在松散煤体中的最优传播频率,以褐煤、焦煤、无烟煤作为研究对象,运用传声损失实验测试系统,测试了3种煤样在0.9~<3、3~<5、5~<7、7~10、9~10、>10 mm 6种粒径下的传声损失。结果表明:所有煤样的传声损失随着声波频率的增大而呈现波浪式上升形状,相较于其它粒径煤样,0.9~<3 mm范围内煤样的传声损失最大;随着煤样粒径的增加,煤样传声损失不断增加,且传声损失最低点对应的声波频率也不断增大,煤样的煤化程度对传声损失的影响没有表现出明显规律性,煤样粒径是影响煤样传声损失变化的主要因素,并且声波主要是沿着松散煤体粒径间的空隙传播;通过对比分析传声损失的极大值与极小值,发现不同粒径煤样的传声损失在250~600 Hz与900~1600 Hz之间存在极大值,其传声损失极大值范围在4.66~7.64 dB之间;通过测试3种煤样混样在低频声波中的传声损失,确定了松散煤体中最优传声频率范围为600~900 Hz。     

不同粒度煤粉对Ni2+的吸附特性

通过筛分和高能球磨得到不同粒度的煤粉，研究了粒度变化对水溶液中Ni²⁺的吸附性能的影响和吸附机理.结果表明：不同粒度煤粉对Ni²⁺的吸附符合二级吸附动力学，其吸附过程由孔隙内扩散控制，求出了有效扩散系数.得出不同粒度煤粉对Ni²⁺的吸附量随粒径的减小呈指数关系增加；粒径为9.30，4.28和4.82 μm煤粉对Ni²⁺的吸附符合Freundlich吸附等温式.     

不同反应条件对煤中自由基的影响

为了探讨不同反应条件对煤中自由基的影响,根据煤炭自燃的自由基反应机理,利用电子自旋共振（ESR）测谱仪,研究了煤在破碎、低温氧化和紫外光照射过程中自由基浓度的变化. 结果表明,破碎、低温氧化和紫外光照射等不同反应条件均能诱发煤中自由基的形成,影响煤中自由基的浓度. 煤破碎越小,煤中自由基浓度越大;氧化温度越高,煤中自由基浓度越大,当氧化温度超过125 ℃后,煤中自由基浓度显著增大;同一氧化温度下,氧化时间越长,煤中自由基浓度越大,但增加的速度较慢;煤中自由基对紫外光极其敏感,在开始光照的30 min和撤除光照后的5 min内,煤中自由基浓度变化最快.      

水分相变下松散煤体导热系数的数值模拟研究

煤自燃过程中水分的相变与迁移对松散煤体所处的导热和蓄热环境具有重要影响,而导热系数的变化可直观表征水分相变对松散煤体导热能力的改变。考虑到水分相变对松散煤体自燃过程中热湿迁移的实际作用,建立了含水松散煤体的简化物理模型,运用有限元数值模拟的方法,求解了二维稳态条件下,水分发生相变时含水松散煤体的温度场和热流密度分布,分析了水分相变对松散煤体内部各处导热能力的改变,并计算得到了相应的导热系数。研究结果表明:水分相变的发生直接影响了含水松散煤体内部温度及热流的分布,最终表现为含水松散煤体导热能力的整体变化;基于水分相变的影响,随着液相饱和度的增大,含水松散煤体的导热系数基本呈线性增加,增加趋势随着温度的升高逐渐变缓;100℃时水分相变下导热系数与液相饱和度满足关系:λe=0.130 1+0.132 8S,通过与对比数据的误差分析,验证了模拟的可靠性。     

煤无氧升温中CO产生及变化规律的光谱分析

为阐明煤在无氧环境下升温过程中CO的产生及变化规律,利用程序控制升温和时间分辨红外光谱分析方法,在无氧环境下对煤进行程序控制升温,采集并分析了煤无氧升温过程中CO产生及变化规律的时间分辨红外光谱谱图,揭示了煤无氧升温过程中CO的产生和变化规律,建立了描述CO生成量与煤质量分数之间函数关系的方程。结果表明:在30~370℃,由于热解温度不够高,无CO产生;在煤失重最快的370~650℃,CO生成量随温度的升高而逐渐增大,并在641.5℃达到最大值;在650~800℃,由于与CO生成有关的活性官能团逐渐被消耗殆尽,CO生成量随温度升高逐渐减小并最终趋于零。     

块度级配对散体顶煤流动特性影响的试验研究

掌握破碎后散体顶煤的流动特性和放出规律是综放开采优化放煤工艺参数、提高顶煤采出率、降低含矸率的重要基础。不同块度的顶煤在松散煤块集合体中所占的比例称之为块度级配,块度级配是松散煤体流动特性的重要影响因素之一。为了研究块度级配对散体顶煤流动特性的影响,基于自主研制的放煤试验台,采用物理模拟试验和理论分析相结合的方法探究了块度级配对初始放煤量、颗粒运移轨迹以及煤岩分界面演化特征的影响。不同块度级配条件下的放煤试验结果表明,初始放煤量随顶煤平均块度的增大而增大;放出顶煤的块度级配变化显著,小块度顶煤占比高时,大块顶煤更易被放出;反之,大块顶煤因成拱频繁而放出量少;初始煤岩分界面演化过程中其最低点由放煤口中心线逐渐偏向采空区侧,且顶煤平均块度越大越显著,其运动轨迹基本符合横向抛物线形式。支架上方顶煤颗粒运动速度明显快于采空区侧顶煤颗粒;顶煤平均块度较小时,顶煤颗粒运动速度较快,成拱次数较少;顶煤通过放煤口以后,顶煤流动扩散角随顶煤平均块度的增大而增大。基于散体介质力学理论推导了支架侧和采空区侧初始煤岩分界面动态演化方程,结合放煤试验结果确定了不同顶煤块度级配条件下煤岩分界面理论方程的修正系数取值:支架侧初始煤岩分界面理论方程的修正系数k_R的取值为0.30～0. 35,采空区侧分界面理论方程的修正系数|k_L|的取值为0.25～0.28;讨论了顶煤块度级配对方程修正系数的影响规律,发现随着顶煤平均块度的增大,k_R和|k_L|的取值范围呈增大趋势。