化学阻化剂防治煤自燃及其阻化机理分析

为分析化学阻化剂防止煤自燃的阻化机理,选用质量分数为1%～20%的过硫酸钠阻化剂对煤样进行化学阻化处理,同时用清水处理的煤样作为参考。采用程序升温氧化法对煤样进行模拟氧化试验,从宏观上分析阻化前后煤样自燃特性的变化;用傅里叶红外光谱仪对煤样进行测试,从微观上分析阻化前后煤样主要活性基团的变化规律。综合分析得出：在低温阶段使用质量分数为5%的过硫酸钠阻化剂效果最好。过硫酸钠阻化剂可以促使煤中活性基团生成比较稳定的醚类、烷基类、羧酸类,可以有效防治煤自燃。     

预防高地温深井煤自燃的阻化惰泡防灭火技术

为预防高地温深井煤自燃,提出了灌注阻化惰泡防灭火技术,介绍了阻化惰泡的组成及防火机理,采用程序升温,对比分析了煤样经阻化隋泡溶液处理前后CO产生率与耗氧速率比值随温度的变化情况,经现场工业性试验,利用预埋束管采集处理区域气体,分析CO浓度的变化。结果表明:原煤样氧化加速临界温度为60℃,处理后煤样氧化加速临界温度是110℃,通过拟合公式预测当煤温超过174℃时,处理后的煤样氧化性强于原煤样,在稳泡期内能够减少采空区CO的产生。因此,阻化惰泡能够延长煤自燃进入化学吸附阶段的时间,对预防高地温深井采空区煤自燃火灾优势明显。     

防止煤炭自燃的化学阻化剂的实验结果研究

深入了解了煤样制备及阻化机理,阐述了阻化煤样的制备流程,提出利用红外分析仪、气相色谱仪等设备来检查煤样的方法。选择以高锰酸钾、双氧水、过硫酸钠为代表的阻化剂对煤样进行处理,并配置同层次的参考煤样,同时采取阶梯式程序升温氧化法和傅里叶红外变换测试方法,分析煤样阻化处理后的红外谱图和实验数据,研究煤样中酸类、活性官能团、亚甲基等成分的变化,分析阻化剂对自燃效果的影响程度。实践证明煤样经过过硫酸钠阻化处理后防自燃效果显著,通过减少相邻羧酸、亚甲基数量来降低CO量,降低煤炭活性,达到防止煤炭自燃的效果。     

胶体防灭火材料阻化性能试验研究

为研究高分子胶体,水玻璃,粉煤灰复合胶体和黄土复合胶体等不同胶体材料对煤自燃氧化的阻化性能及区别,采用煤自燃程序升温试验装置,对不同胶体防灭火材料处理后的煤样的氧化性进行程序升温试验,通过对同等试验条件下各煤样的升温速率、CO产生率、耗氧速率等自燃参数分析判定各种胶体材料的阻化性能。试验结果表明：胶体材料对煤升温速率、CO产生率和耗氧速率均具有一定的抑制作用,且各种胶体材料均具有比水好的阻化效果,其阻化效果由好到差依次为高分子胶体,水玻璃,粉煤灰复合胶体和黄土复合胶体。     

复合阻化剂抑制煤自燃的红外光谱实验研究

为研究聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂对煤自燃的阻化效果,选用褐煤和气煤制备阻化煤样进行对比实验。通过傅里叶红外光谱系统对比褐煤和气煤的原煤煤样与阻化后煤样的活性基团变化规律,开展指标气体测试,验证复合阻化剂对煤自燃的阻化效果。结果表明:聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂对褐煤及气煤自燃过程均起到持续抑制作用,在煤自燃的链式循环反应中,阻化剂阻断了煤氧化学吸附过程中过氧化自由基向碳氧双键中间产物的转化反应,使不稳定的过氧化自由基转化为氢过氧化物并进一步分解生成醇和水,使循环反应终止。聚丙烯酸钠—花青素复合阻化剂有效降低了煤的自热氧化能力,在煤自燃氧化的过渡阶段有显著抑制效果。     

复合阻化剂抑制煤自燃过程的阶段阻化特性

为解决单一阻化剂阻化效果弱、作用时间短的缺陷,基于2种物质不同阶段的阻化特性,选用碳酸氢钠作为物理阻化成分,高效抗氧化剂茶多酚作为化学阻化成分,开展复配阻化剂优选的实验研究。采用TG-DSC和FTIR实验,结合氧化动力学分析方法及分峰拟合技术,分析了复合阻化剂对煤氧化过程特性参数和微观基团的影响,从宏观和微观层面验证了复合阻化剂对煤自燃抑制的高效阻化效果,揭示其微观阻化机理。结果表明：阻化煤样的6个特征温度较原煤提高,质量损失减少,低温氧化过程煤体吸热量增加,高温阶段煤体放热量减少,可燃指数及综合燃烧指数均明显降低,阻化煤样在氧化过程4个阶段的表观活化能均得到提高,分析得到复合阻化剂的优选质量配比(碳酸氢钠∶茶多酚=3∶1)。通过定量分析原煤及阻化煤样的活性官能团在氧化过程中的变化规律,得出复合阻化剂的添加减少了煤中的活性基团(羟基、甲基以及亚甲基)以及煤氧复合反应中间产物(羧基、羰基)的含量,稳定的官能团醚键的含量增加。在煤低温氧化过程中,碳酸氢钠热分解生成CO₂,通过表面CO₂-O₂竞争吸附效应,物理惰化抑制煤自燃;...     

复合阻化剂抑制煤自燃的热重动力学实验研究

为研究聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对煤自燃的阻化效果,选用褐煤和长焰煤制备阻化煤样,并与原煤和常规阻化剂CaCl_2溶液处理的煤样进行对比。首先通过煤自燃倾向性氧化动力学测试实验对比原煤煤样与阻化后煤样的70℃出口氧浓度与交叉点温度(CPT)。其次开展热重动力学实验,选取特征温度点进行分析,并基于4种升温速率下煤氧化自燃过程3个阶段的热重数据,利用Starink模型等转化率法求解动力学参数。结果表明:聚丙烯酸钠-花青素复合阻化剂对褐煤及长焰煤自燃过程起到持续抑制作用,阻化后煤样自燃氧化动力学判定指数I大幅下降,高温下阻化效果显著优于CaCl_2溶液,具有较好的温度适应性。阻化煤样自燃过程的低温氧化阶段、吸氧增重阶段及着火阶段的表观活化能值均相应提高,煤氧复合放热反应活性大幅降低。     

次磷酸盐对煤自燃的阻化特性实验研究

为了探究次磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化的抑制特性,制备了原煤样以及浓度分别为15%、17%、20%的次磷酸钠、次磷酸铝阻化煤样。采用程序升温氧化实验、阻化率计算和同步热分析实验,分析了次磷酸盐阻化剂对煤自燃过程中CO生成的影响,确定了各磷酸盐阻化剂的最佳浓度,分析了其抑制煤自燃氧化的热失重特性及放热特性。结果表明:次磷酸盐阻化剂能够抑制煤自燃过程中CO的生成,其最佳阻化浓度均为20%;次磷酸盐阻化剂可显著提高煤的着火温度、燃尽温度等特征温度点,其中次磷酸钠阻化剂的阻化效果优于次磷酸铝阻化剂。此外,次磷酸钠阻化剂能够显著提高煤自燃初始放热温度和最大释热功率温度,降低煤自燃最大释热功率和总放热量。     

新型阻化浆体抑制煤氧化性能试验研究

为提高浆体防灭火性能,通过程序升温实验对一种新型阻化浆体抑制煤氧化自燃性能进行研究,将原煤样和经阻化浆体处理的煤样的实验结果进行对比,发现温度升高,阻化煤样耗氧量和CO生成量明显低于原煤样,煤炭自燃的热分解产物C2H4、C3H8的初始出现温度也得到提高,初始生成量降低。结果表明新型阻化浆体降低了煤的氧化速率,有效抑制了煤氧化自燃进程。     

磷系阻化剂抑制煤自燃的试验研究

为探讨含磷阻化剂的作用,采用程序升温-气相色谱联用实验方法,对比分析原煤样和添加不同阻化剂的低温氧化自燃过程中的CO和C_2H_4的释放规律,自燃升温阶段、交叉点温度及阻化率变化规律及差异。结果表明:由于阻化剂的阻化作用,CO和C_2H_4出现的温度点明显滞后于原煤样,并且释放量相对原煤样较低;煤氧化的过程中的3个阶段及交叉温度点出现明显差异,并通过阻化率的计算,分析得出20%的次亚磷酸钠的阻化效果更佳,阻化率达66.6%;通过傅立叶红外光谱分析仪,从微观上说明了阻化剂对煤中活性官能团分布的影响,结果表明:随着温度的升高,次亚磷酸钠分解出的次磷酸根还原性更强,煤分子结构中的C襒O更易与其反应,脂肪烃中的—CH_2,—CH_3与其根离子结合,从而导致脂肪烃的减少,从宏观上则表现为CO和烯烃类气体释放量的减少,是一种阻化性能较好的阻化剂。     

从黏土行为视角认识煤泥水沉降性能

黏土颗粒在煤泥水中是不稳定的,其颗粒粒度分布、表面水化膜厚度、电动电位分布等参数都会随浸泡时间增加而变化,从而导致黏土颗粒之间相互作用形式发生变化,黏土颗粒与煤颗粒之间相互作用也随之改变,最终表现为煤泥水沉降性能的变化和差异.文章以煤泥水中有代表性的黏土矿物——高岭石和蒙脱石为研究对象,分析了煤中黏土矿物在水中性质和行...     

近距离煤层下分层采空区煤自燃危险区域分布规律

针对新维煤矿8104综采工作面开采煤层含硫量较高且局部富集、采空区遗煤多、距离上层采空区近等客观情况,研究了其采空区煤自燃危险区域分布规律。实施过程中,采用束管监测系统实时测试采空区气体场分布,在此基础上以O2浓度变化作为主要标志、温度变化为辅助标志划分了8104综采工作面采空区的"三带"范围,并采用数值模拟方式与现场实测结果进行了对比分析,结果表明实测与数值模拟结果基本一致。最终确定了该综采工作面采空区自燃带范围:进风侧为40.5~95.5 m,回风侧为15.3~59.7 m。     

煤田物理测井曲线对比法在地质勘探工作中的应用

通过对煤田测井曲线的异常形态特征比较来确定煤、岩层层位,分析煤层结构,研究煤、岩层的变化规律、分布情况,了解和掌握地质构造,找出某地区的标志层,准确判断煤层层位及见煤深度,有利指导地质勘探工作。     

基于渗透率变化的煤层瓦斯抽采特性理论分析

煤层瓦斯抽采实现是防治煤与瓦斯突出、防止瓦斯爆炸和瓦斯燃烧的基本措施。目前钻孔对煤层进行瓦斯抽采期间,煤层渗透率的变化规律以及由渗透率变化引起的煤层瓦斯抽采特性是现场生产过程中经常忽略的问题。为分析瓦斯抽采期间煤层渗透率变化规律以及由渗透率变化引起的煤层瓦斯抽采特性,以渗透率主导影响因素有效应力和基质收缩效应作为切入点,主要采用理论分析的方法开展研究。结果表明:钻孔抽采使煤层有效应力增加、基质收缩;有效应力的增加使煤层渗透率降低,基质收缩使煤层渗透率增大;煤层瓦斯抽采呈现有效应力与基质收缩一负一正、先后占据主导作用的影响效应。     

准南煤田大泉湖火区地表温度反演及时空变化特征

本文采用2013~2016年每年11月份Landsat8影像数据,运用辐射传输方程(大气校正法)反演准南煤田大泉湖火区地表温度,分析该火区温度场时空变化特征。通过研究得到以下结论:在时间尺度上,研究区最高温度、平均温度和温度阈值变化趋势基本一致,最高值都出现在2016年;研究区温度异常区面积则大体上呈U型变化,2013年、2015年温度异常区面积较大;在空间尺度上,温度异常区呈东西走向不连续分布,研究期间温度异常区位置基本不变,温度异常区面积有所变化。     

极薄保护层钻采上覆煤层透气性变化及分布规律

为了分析极薄保护层钻采的卸压保护效果,采用相似模拟和现场试验相结合的研究方法,系统地研究了被保护层卸压前后煤层透气性变化及分布规律。相似模拟试验研究表明,极薄保护层钻采后,被保护层产生卸压膨胀变形,煤层透气性增大,实测煤层透气性系数由3.80m2/(MPa2•d)增大到7.11m2/(MPa2•d)。待上覆煤岩体移动稳定后,由于煤岩体应力逐渐恢复,煤层透气性系数降至5.61m2/(MPa2•d),在保护层始采线前方和停采线后方的一定范围内上覆被保护层透气性比采空区中部大。随着被保护煤层逐渐被压实,煤层透气性有所降低,为了达到最佳的瓦斯抽采效果,必须在保护层钻采的同时进行卸压瓦斯抽采。现场实测极薄保护层钻采后被保护层透气性系数由0.047m2/MPa2•d增加到18.928m2/MPa2•d,提高了403倍。     

不同动载对煤岩块的破坏作用数值模拟

以HJC本构模型进行数值模拟,分析动载作用下煤岩块的应力场、应变场及能量场动态变化过程。结果表明:载荷变化率的改变对煤岩块的破坏形态影响最大,其次是载荷的最大压力值,最后是作用时间;5种载荷压力形式下,煤岩块的动能、内能和总能量3种能量随时间变化趋势一致;煤岩块未破坏时,3种能量随时间增加;煤岩块发生破坏时,动能最终降为0,内能有所降低;煤岩块破坏越严重,3种能量降低的程度越大。煤岩块达到临界应力时只是发生轻微破坏,随后达到最大总能量时才发生严重破坏。压力和作用时间达到一定值时煤岩块才发生破坏,载荷变化率方向的改变增大了煤岩块的破坏能力。     

刨削式切割阻力测定的研究

由于煤炭的种类、结构、赋存和层理的不同 ,给分析影响煤炭切削力因素带来了困难 ,在大量实验的基础上 ,讨论了切削力随切削参数的变化规律 ,为设计、研究、选择采掘设备、开采工艺、技术改造提供了重要依据。     

基于波特“钻石模型”的中国煤炭产业竞争力评价研究

经济全球化使得世界煤炭产业不断进行调整和多方面的重组与变革,中国煤炭产业无论在国家层次、产业层次还是企业层次与发达国家相比还存在一定距离。波特的“钻石模型”竞争力分析范式是分析产业竞争力的理想选择,本文试图从生产要素状况、需求状况、相关及辅助产业状况、煤炭企业战略结构和竞争对手4个方面进行系统对比分析,揭示中国煤炭产业的竞争力现状,从而对提升煤炭产业的竞争力给出可实施的建议。     

两种含瓦斯煤样的渗透性对比试验研究

为了解井下煤层受采动作用的影响时原岩应力升降过程中引起的煤体瓦斯渗透性变化规律,利用MYS-Ⅰ型煤岩样渗透率测试系统,通过改变围压和瓦斯压力的方法,对比研究了成型煤样和原煤样渗透率之间的异同。试验结果表明：成型煤样和原煤样之间的渗透率差别很大,数值上相差在一个数量级左右;在瓦斯压力固定的条件下,原煤样渗透率随围压增大而下降的速度比成型煤样要缓慢;成型煤样和原煤样渗透率随围压和瓦斯压力改变的变化趋势基本相同,在实验室用成型煤样代替原煤样用于渗透性试验是可行的,但只能研究大致的变化规律。