煤炭自燃标志性气体预测指标的实验研究

设计并研制了氧化热解实验模拟装置，通过对峰峰矿区小屯矿工作面采空区煤样的氧化热解模拟实验，绘制了各氧化热解气体CO2、O2、C2H6和CO等气体浓度随温度的变化曲线，并对其分析找出了该矿采空区煤炭自燃的标志性气体预测指标，从而为掌握工作面采空区煤炭自燃的规律和制定有效合理的煤炭自燃发火的防治措施提供依据，为煤矿的高效生产提供安全保障。     

煤炭自燃标志性气体预测指标的实验研究

设计并研制了氧化热解实验模拟装置,通过对峰峰矿区小屯矿工作面采空区煤样的氧化热解模拟实验,绘制了各氧化热解气体CO2、O2、C2H6和CO等气体浓度随温度的变化曲线,并对其分析找出了该矿采空区煤炭自燃的标志性气体预测指标,从而为掌握工作面采空区煤炭自燃的规律和制定有效合理的煤炭自燃发火的防治措施提供依据,为煤矿的高效生产提供安全保障。     

基于热重实验的煤自燃临界氧体积分数分析

对同一种煤样在不同氧体积分数下进行热重实验,利用Matlab得出了该煤样的残留质量比率(TG),质量变化率(DTG),放热速率(DSC)和放热变化率(DDSC)的立体分布和等值线图,研究了不同条件下残留质量和放热速率的变化规律.结果显示,当氧体积分数大于10%时,该煤样在设定的温度内能完全反应和存在最大放热速率,但完全反应对应的温度随着氧体积分数的降低而升高;当氧体积分数小于10%时,尤其是氧体积分数趋向于0时,该煤样难以在设定的温度范围内完全反应,且残留质量随氧体积分数的降低加速上升,同时在实验温度段内放热速率波动不大.最后,对煤样产生不同残留质量的原因进行了分析,结合热重实验得出该煤自燃的临界氧体积分数为18%和8%,从而为采空区自燃"三带"划分提供指导.     

预报煤炭自燃的CO指标气体临界值研究

CO气体作为预报煤炭自燃的指标气体在煤矿中已被广泛使用,但有些矿井回采面上隅角始终存在CO气体,甚至超出矿业安全规定的临界指标,特别是在综采或综放工作面这一现象更明显,尽管采取多种防灭火措施,只能使CO气体涌出量减少而不能消除CO的产生,为了解其原因,在实验室做了不同煤种低温氧化实验,通过实验发现有些煤种在常温氧化条件下就会出现CO气体,甚至出现的CO量还很大,且随着煤的氧化时间的延长,产生CO气体强度在降低。为了及时准确、可靠预报煤炭自然发火,合理选择CO指标气体临界值是关键。利用多阀气相色谱仪检测常温条件下不同煤种氧化放出的CO气体量,对合理的CO指标气体的临界值进行了研究,确定不同情况下CO的临界值。     

三相泡沫防治采空区煤炭自燃研究

针对目前煤矿防灭火技术与材料存在的一些不足，研制了一种用于防治采空区煤炭自燃的三相泡沫材料．简要介绍了三相泡沫的制备流程和主要技术参数；建立了采空区煤炭自燃过程的化学动力学方程，根据对方程中C，O2反应的物质的量浓度，煤体温度T，采空区的孔隙率γ等参数的控制，研究了三相泡沫防治采空区煤炭自燃的机理．结合三相泡沫在大兴煤矿N2703综放工作面采空区防治高温火源点的实际应用情况，对比了注三相泡沫前后取样气体中CO，O2体积浓度以及采空区温度丁的变化结果，有效地防治了煤炭自燃．应用结果表明三相泡沫防治采空区煤炭自燃的效果显著，是一种具有广阔应用前景的新型防灭火材料．     

基于程序升温的煤耗氧速率与气体产物排放的相关性研究

采用程序升温实验系统,在通入流量为100 mL/min干空气的条件下将煤样加热至200℃,通过气相色谱仪对气体产物进行连续测量,得出CO,CO₂,CH₄,C₂H₄浓度随温度升高时的变化趋势.以耗氧速率与气体产物排放速率为基础,对高温氧化阶段耗氧速率与气体产物排放速率之间的关系进行线性拟合,结果表明：煤与氧的反应有利于生成CO₂而不是CO,C₂H₄产生速率与耗氧速率之间相比于CH₄存在更好的相关性.     

煤炭自燃特性研究的加速量热法

利用加速量热法研究煤炭自燃特性，所用煤样量少、实验时间短，可得到煤炭的初始自加热温度、煤炭升温曲线和耗氧曲线。进行了煤炭自燃过程的化学动力学研究，建立了煤氧化反应的活化能计算方法，得到了试验煤样在缓慢氧化阶段和激烈氧化阶段的活化能数据。     

煤氧复合过程及放热强度测算方法

根据煤表面分子结构的类型,推出煤体表面分子存在的７种活性结构,这些活生结构是低温下与氧发生化学反应的主体。煤表面活性结构与氧复合过程存在化学吸附和三步化学反应过程,根据每步反应化学键能的变化,可推算出化学吸附及反应每生成１ｍｏｌＣＯ,ＣＯ２等气体产物的平均键能变化量。通过实验可测定煤体在不同温度下的耗氧速率,ＣＯ及ＣＯ２产生速率,若煤氧复合消耗的氧全部转化成ＣＯ和ＣＯ２,二者的产生量与各自的实际生     

油藏非生物因素耗氧实验研究

注入多少氧气是好氧微生物驱油技术亟待解决的问题.采用高压氧化管作为反应器,通过分析反应前后气体组分的变化,探讨了胜利油田某区块原油、注入水和产出水的耗氧情况.结果表明:对70 ℃的油藏,非生物因素耗氧主要是氧气对原油的低温氧化作用.6.3 MPa、70 ℃,高压空气与原油充分反应12 d,平均每克原油耗氧20.15 mg,其中3.29%转化为CO2;5.8 MPa、70 ℃,高压空气与注入水体积比为1∶23,充分反应12 d,每升注入水耗氧11.12 mg,其中95.00%转化为CO2;6.3 MPa、70 ℃,高压空气与产出水体积比为1∶23,充分反应12 d,每升产出水耗氧3.98 mg,几乎完全转化为CO2.该研究工作将为空气辅助微生物驱油技术提供理论依据.     

注氮惰化窒息燃烧煤炭氧浓度的实验研究

利用煤炭自燃实验系统,对龙固煤矿7煤煤样的自燃过程进行了模拟实验.实验研究了注氮情况下的煤氧化煤温、自燃状态与氧含量的变化关系,确定了龙固煤矿7煤煤样窒息的最低氧浓度,研究结果对使用注氮防治煤炭自燃技术的应用具有重要的现实指导意义.     

生产工作面采空区煤炭自燃综合治理研究

在理论分析和实验研究基础上,分析了沛城煤矿生产工作面采空区煤炭自燃的原因,理论分析了气雾阻化预防煤炭自燃的阻燃原理,实验研究了煤的外在水份和阻化液含量对煤自燃阻化效果,介绍了沛城煤矿生产工作面采空区煤炭自燃综合治理的应用效果,提出了采用气雾阻化技术应注意的问题。     

内含瓦斯抑制条件下极限平衡区顶煤自燃模拟

建立了瓦斯抑制条件下顶煤自燃数学模型,并给出了模型中各方程的边界条件、初始条件及各参数的确定方法,利用Fluent软件对给定条件下的极限平衡区顶煤自燃过程进行了模拟研究.模拟结果显示,靠近进风巷的顶煤升温较快;随着时间延长,高氧浓度区域逐渐向顶煤内部扩展;顶煤内瓦斯浓度梯度减小,最高瓦斯浓度降低.通过对模拟数据分析得出,顶煤升温过程为加速过程,内含瓦斯明显延长了顶煤的自然发火期;供风量对顶煤自然发火期影响不大,但对顶煤高温区中心点位置的影响较大;自然发火期与其耗氧速度存在负指数函数关系.     

实验运行条件下耗氧速率的测定方法研究

在开敝的反应器系统中直接测定耗氧速率OUR对于废水生物处理的运行和研究都具有重要的实际意义，本文对解决这一问题的试验测定方法和数据处理技术进行了深入的研究和探讨，指出采用恒定OUR，非稳态DO的试验手段和非线性回归数据处理技术，可以较好地完成对实际运行条件下的氧传质参数KLA^*和DOS^*的估计，从而有效地实现了OUR的在线测定。文中还就此方法的性能和应用进行了介绍和讨论。     

矿岩氧化自燃数学模型的研究

本文从矿岩氧化自燃的电化学机理出发,首次建立了一个较为完整的矿岩氧化自燃数学模型,模型中包括矿石的比热、密度、温度、含水量、氧化速度、粒度、矿物含量及散热系数等十几个影响因素。文中还利用矿石自热实验和自燃实例,验证了这个模型的正确性。     

扬州市古运河底质耗氧研究

通过对扬州市古运河底质样品的实验研究，获得底质耗氧速率与流速的关系，底质静态耗氧速率，底质耗氧物质释放率计算模型，以及模拟船舶行驶氏质耗氧的实验结果，说明现存于河底的淤积物的耗氧是民古运河水质严重恶化的重要原因之于一。从而提出，要彻底古运河水质，除了采取一系列治污染源的措施外，还必须重视底泥问题，疏浚河道，清除这一次生污染源，以适应供水、航运、防洪和环境保护的需要。     

烟煤低温氧化规律的实验研究

通过自制的升温氧化装置,对采自不同矿区的几个烟煤样品进行了升温氧化实验,考察了煤炭粒度、风流流量和瓦斯含量对煤炭低温氧化的影响,揭示了烟煤低温氧化规律。     

煤炭自燃自由基反应的电子自旋共振实验研究

基于煤炭自燃的自由基作用机理，采用电子自旋共振（ESR）测谱仪，测定煤体在破碎和低温氧化过程中的自由基朗德因子，浓度，线宽和线高．实验以张集矿肥煤和白芨沟矿无烟煤为研究对象，分析了煤在4种粒径范围内ESR参数的变化情况和煤炭低温氧化过程中ESR参数随氧化温度、氧化时间的变化情况．结果表明：煤自由基因子在2．002～2．003之间，变化不大，张集矿肥煤的因子值稍大于白芨沟无烟煤；煤体粒径越小、氧化温度越高、氧化时间越长，煤自由基浓度越大；线高的变化趋势与自由基浓度变化趋势基本一致；线宽的变化趋势呈分散性．     

含硫油品储罐腐蚀自燃理论及实验研究

含硫油品储罐腐蚀自燃事故是炼油企业安全生产的重大威胁。对含硫油品储罐腐蚀进行了实验模拟研究 ,并对实验结果进行了分析 ;利用扫描电子显微镜对试样腐蚀表面进行了特征分析 ,并利用X射线仪对腐蚀产物的组成和结构进行了分析。实验研究结果表明 :相同腐蚀介质对各种钢材的腐蚀速度不同 ;不同油品对相同材质的钢材的腐蚀速度也不相同 ;从腐蚀产物结构分析可以看出含硫油品储罐腐蚀产物主要是由FeS、FeS2 、Fe3 S4、Fe9S8等成分组成的混合物 ;从焦化汽油硫含量和硫分布来看 ,油品中含硫量越高 ,对储罐的腐蚀越严重。在实验研究结果分析的基础上 ,理论研究分析了含硫油品储罐腐蚀自燃机理 ,探讨了含硫油品储罐腐蚀自燃影响因素。理论研究表明 :焦化汽油储罐自燃的根本原因是由于储罐内壁腐蚀生成了焦硫化铁 ,焦硫化铁自燃而引起油罐燃烧 ;油品种类、储罐材质、空气中含氧量、环境温度是影响含硫油品储罐腐蚀自燃的主要因素。     

煤炭自燃火源探测示踪气体的筛选研究

本文通过对SF6、CF2CIBr、CF2Br2、CF2CI2四种气体的色谱分析研究，探讨了它们在电子捕获检测器、5A分子筛柱上的响应特性，并根据煤矿井下实际，最终优选出SF6和CF2CIBr两种示踪气体。同时实验研究了分析SF6和CF2CIBr示踪气体的色谱操作条件，提出了最佳色谱操作条件。