新疆煤田火区火风压模式研究及其应用

通过对新疆煤田火区火风压物理过程的分析,提出煤田火区火风压由地上、地下区域组成.地上、地下区域火风压主要是由空气柱内外温度差形成的密度差导致对流作用产生的.同时认为地下区域箱体内存在烟气的多变膨胀效应.基于上述作用机理,提出了新疆煤田火区火风压计算模型,并对火区状态系数C进行了分析. 从确定火区地面覆盖层厚度和估算火区温室效应气体排放量2个方面对该模型进行了应用分析, 初次提出了火区温室效应气体排放量的估算模型.     

SX油田注温室气体细管实验研究

温室气体（CO₂）驱油及埋存技术寻找出传统化石能源开发与环境保护的重合点,既实现了CO₂的捕集与利用,又使实施区域的原油采收率提高,在经济与环境保护上展现出共赢。SX油田为有效动用油层及实现温室气体埋存,开展了CO₂气驱目标地层原油细管实验,分析了在地层温度恒定地层压力不同的条件下CO₂驱油效率变化规律。实验结果表明:原油采收率随着注CO₂气量的增加而增加;在同等注气量条件下,原油采收率随着实验压力的升高而升高。CO₂细管实验最小混相压力为46.05 MPa,高于原始地层压力7.72 MPa,呈现出非混相驱特征。     

煤田火区灾害气体致灾机理

深入了解煤田火区火灾气体侵入井下工作面的作用机制对于保证井下工作面安全回采有重要意义。以乌海矿区一受上覆火区影响的典型工作面为研究对象,考虑地形地貌、地表风向风速、昼夜温差、大气压力变化、地层裂隙及火风压对井下通风系统的影响,采用CFD方法研究了煤田火区与工作面之间的气体流动规律,得到了如下结论:过大的通风静压不利于煤自燃防治工作;可将CO2气体作为上覆火区气体侵入井下工作面的预警指标;煤田火区与工作面之间的压能差是煤田火区与工作面间气体流动的根本原因。     

煤田火区探测技术研究现状及发展趋势

煤田火灾严重威胁露天矿区周边环境和煤矿安全生产,我国是遭受煤田火灾影响严重的国家之一,我国受煤田火区影响的煤矿主要集中在新疆、宁夏、内蒙、甘肃地区,煤田火区精准探测仍然比较困难.阐述了几种主要的煤田火区探测方法的原理,详细阐述了测汞法探测煤田火区的机理,为煤田火区和露天煤矿火区的探测开发了一种新方法,可以指导煤田火区和...     

新疆第五次煤田火区普查成果分析

相较于2013年新疆开展的第四次煤田火区普查成果,新疆新生煤田火区增加,部分未治理的煤田火区面积扩大以及责任主体灭失,给新疆煤炭工业的能源基地建设、井田划分、矿区规划、矿井安全生产、生态环境保护带来严重影响。2019年,新疆开展了第五次煤田火区普查,以新疆第五次煤田火区普查结果为研究对象,分析了新疆煤田火区的特点、变化原因、危害和影响。新疆煤田火灾存在分布广、发展快、新火区产生快、易发煤火风险区域多等特点,煤田火区的持续燃烧造成损失煤炭资源、污染大气环境、破坏土壤环境、污染水资源、易发地质灾害等危害。针对上述特点和危害,提出了新疆煤田火区治理措施,为新疆煤田火区治理规划提供了基础资料和决策依据。     

煤田火区探测技术研究及应用

煤田火灾严重威胁火区周边环境和煤矿安全生产.我国受煤田火区灾害严重影响的煤矿主要集中在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃,煤田火区精准探测技术难度大.阐述了几种主要的煤田火区探测方法的原理,并对测汞法探测煤田火区的机理进行了详细论述,提出了煤田火区探测新方法,应用于煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点.     

煤田火区环境效应分析

煤层自燃形成的煤田火区是煤矿区重要灾害之一,中国北方大规模的煤层自燃,不仅直接烧毁宝贵的煤炭资源,危及矿井安全生产,而且还带来一系列环境问题,对我国煤炭工业可持续发展构成严峻挑战。本文结合实际,从地质、大气、水、土壤、生态和人类健康影响等方面,对煤田火区的环境效应进行了系统分析,提出了煤火环境治理的建议。     

煤田火区灭火施工竣工条件的实践探索

介绍了煤田火区灭火工程中如何判断火区下部情况,提出了火区地面标志生成物的概念,并发现它与火区温度和燃烧情况之间的关系,揭示了地面标志生成物和火区的内在联系,为准确掌握火区情况提供了参考。     

钻孔监测在乌达煤田火区治理中的应用

介绍了一种钻孔温度和标志性气体监测方法,可以获得煤田火区不同区域的燃烧状态信息,用于煤田火区治理效果评估。在乌达煤田Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅸ号火区布置测温钻孔1 296个进行为期1年的连续监测,采集及化验标志性CO气体气样1 296组;单孔完成测温24次,单组完成气体化验24次,完成地面调查79.962万m²。监测结果表明,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ号火区内煤火均处于熄灭状态,仅Ⅸ号火区煤火尚未完全熄灭,但有熄灭趋势。该方法可广泛用于采取回填覆盖、灌浆填充方法治理的火区开展治理效果评价。     

CO2致裂技术在煤层瓦斯抽采中的应用研究

针对目前瓦斯治理困难、抽采效率低,且现存的增透抽采技术存在潜在危险、抽采效果差等问题,运用机理分析、数值模拟和工业试验等综合方法,论述了液态CO₂相变致裂技术装备组成和致裂基本原理;同时使用FLUENT软件对相关技术参数进行了数值模拟和系统优化。结果表明:CO₂致裂利用高压气体破碎煤岩体,增大了煤岩层的透气效果;模拟结果得出“c”结构平直圆柱形为释放孔最优结构,且释放最优直径和压力分别为25 mm和276 MPa;致裂后瓦斯抽采效果大幅度提高,可为低透气性煤层瓦斯高效抽采提供技术指导。     

基于模糊数学法的煤田火区危险性综合评价方法

针对已有评价方法未能对煤田火区危险性影响因素进行分析,评价结果可信度偏低,评价耗时上升,提出一种基于模糊数学法的煤田火区危险性综合评价方法,通过预先危险性分析获取诱导事故发生的危险有害因素,对各个因素的危险等级进行评定,同时制定相应的防范措施。利用煤田火区危险性分析结果编制火区危险事故树,获取导致危险发生的最小割集,将各个因素的结构重要度进行排序,获取最为危险的基本事件。组建评价指标体系,同时借助模糊数学法对影响煤田火区危险的因素进行分级评价,通过所组建的评价模型,获取最终的综合评价结果。仿真实验结果表明,所提方法能够获取高精度、高可信度以及低耗时的综合评价结果。     

基于测汞法探测煤田火区原理及应用

煤田火区的精准探测是目前煤田火区探测的发展方向,从传热传质学角度详细阐述了汞迁移机理,建立了半无限大介质和温度影响下汞的迁移方程。介绍了RA-915测汞仪的原理,并使用该仪器在五虎山煤矿10号火区进行了现场测试,对10号火区汞浓度进行了数值模拟,确定了汞浓度异常区域。测汞法为煤田火区探测开发了一种新的方法,可以指导煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点。     

火区下近距离煤层开采有害气体入侵灾害防控技术

火区下近距离煤层开采容易导致有害气体入侵灾害的产生,严重威胁着工作面的安全回采。陕西煤业化工集团孙家岔煤矿30110工作面上部采空区自然发火严重,虽然采取了注氮、堵漏风技术进行防治,但效果均不明显。针对此问题,利用PFC2D软件建立了火区下近距离煤层开采数值模型,对3号煤层开采过程中的裂隙变化进行动态追踪,结果证明了有害气体入侵灾害的产生并判断了灾害产生的时间节点,为灾害发生前的重点监测工作以及均压通风系统的应用提供了依据。为了防止有害气体的入侵并避免新鲜风流压入火区引发灾害的扩大,对30110工作面进行均压通风技术研究,将上部火区和下部工作面的气压差控制在一个安全的范围内。通过计算确定了均压通风系统试运行期间的安全压差为296 Pa,正常运行期工作面回风风窗压差安全调节区间为(118 Pa,166 Pa)。现场应用结果证明,均压通风技术能够有效地避免有害气体入侵灾害的发生,确保工作面的安全回采。     

乌鲁木齐北部郊区NO2柱浓度特征研究

郊区是NO₂不可忽视的排放源。基于地基多轴差分吸收光谱技术（Multi-Axis Different Optical Absorption Spectroscopy,即MAX-DOAS）,分析乌鲁木齐北部郊区（农业区）对流层NO₂垂直柱浓度（vertical column densities,即VCD）特征,以了解其变化规律和分布特点。研究表明:观测期间,每天NO₂柱浓度高度不同,但是每天的变化趋势基本相同,早上NO₂柱浓度比较高,11:00左右达到第1峰值;2017年3月3—16日NO₂平均柱浓度11.58×10¹⁵ molec/cm²;5月8—19日的日变化趋势更显著,第1峰值出现在10:00左右,比3月份要早,NO₂柱浓度平均值为7.42×10¹⁵ molec/cm²;3月份和5月份乌鲁木齐郊区（农业区）NO₂柱浓度变化整体趋势相当,符合双峰的变化,3月份NO₂柱浓度大于5月份NO₂柱浓度。     

氮气对复采工作面遗煤复燃的防治效能

为探究不同体积分数N₂对复采工作面遗煤复燃过程的防治效果,采用自主研发的程序升温试验装置,对煤样分别通入体积分数为10%、20%、30%和40%的N₂,以氧化反应过程中耗氧速率V_O2、一氧化碳产生率V_CO和表观活化能E的变化情况来反映煤自燃的发展程度。试验表明:不同体积分数的N₂对煤氧化升温过程均具有抑制作用,相比于煤在纯空气条件下的氧化自燃,通入的N₂体积分数越大,煤初次自燃和二次氧化升温过程的V_O2和V_CO更低、E更高,说明通入的氮气体积分数越大,对煤氧化升温过程的抑制效率越好。其中,在煤初次自燃阶段,当N2体积分数C_N2≥20%时抑制效果更佳;在煤二次氧化复燃阶段,当N₂体积分数C_N2≥40%时抑制效果更佳。     

煤与瓦斯突出实时监测预警系统声—电噪声扰动分析

为了在金佳矿建立煤与瓦斯突出区域—局部动态实时监测预警系统,基于KJ838声电瓦斯系统,对11224运输巷工作面掘进周期内声发射与电磁辐射的噪声扰动进行了分析。结果表明:KJ838声电瓦斯系统能及时对巷道中的环境变化进行响应,放炮、开溜槽、开铲车等工序均会对声—电信号造成特定扰动。