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...     

阜康气煤一号井煤田火区治理技术

针对阜康气煤一号井煤田火灾的实际情况,分析了该火区的特点。通过露头火源和隐蔽火源探测,得出了探测范围内存在6处火源;采用打钻注浆注胶等方法,着重治理了5#、6#火区。通过综合治理,5#、6#火区内地表塌陷得到了有效充填,形成水柱和冒青烟的现象得到了有效控制,煤田灭火达到了预期效果。     

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.     

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。     

攀枝花宝鼎煤田露头大面积火区探测成果分析

科学分析煤田露头火区燃烧界限,准确判断其影响范围和危害程度,有利于提出有效的治理措施。攀枝花市运用高分遥感、无人机航测等先进技术手段和设备,对宝鼎煤田大面积火区开展了详实的探测,探测出39个火区点位的燃烧状况,形成44.85 km2的光学影像、10.30 km2的热红外影像图和250 km2的遥感影像图,圈定露头火区面积为17.43万m2,划定影响范围面积为1 285.19万m2。根据探测结果,分析了火区特点、变迁原因及危害,提出按照“分级防治、逐步推进、综合管控”的原则,采取火情监测、火源探测、注水降温、注浆灭火、高温区煤体剥离、黄土覆盖等综合防治措施,推进火区治理进度,为宝鼎煤田露头大面积火区治理提供了基础资料和决策依据。     

同位素测氡技术在矿井火区探测中的应用

针对补连塔煤矿煤层浅埋深、地表无植被的特点,选用了同位素测氡技术进行火源探测。对探测出的氡气异常区域采取井上下综合火区治理措施,采空区高温得到了有效治理,验证了同位素测氡法探测火区高温点的准确性,消除了补连塔煤矿采空区高温对矿井安全生产的影响。     

基于地表异常特征的浅埋藏煤层火区边界划定

针对我国西部地区浅埋藏煤层分布广泛且易自燃的情况,通过勘察塌陷、裂隙、烟气等地表异常特征,得出了一种快速、高效、低成本的初步确定火区的方法,该方法在车路坡煤田火区进行了应用,并且通过探测钻孔进行验证,达到了80%以上面积的重合率,可为进一步精确探测划定火区范围提供参考。     

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。     

同位素测氡技术在煤矿火源位置探测中的应用

分析了目前常用的火源探测技术适用性,针对榆家梁煤矿周边的小窑火区浅埋藏、地表无植被的特点,选用了同位素测氡技术进行火源探测。对探测出的异常区域采取钻孔注浆、黄土覆盖压实、构筑隔离带和挡火墙等措施后,小窑火区得到有效治理,验证同位素测氡法探测火区高温点的准确性,消除了小窑火区对榆家梁煤矿安全生产的威胁。     

乌达煤田地表汞交换通量研究

地表汞释放被认为是大气汞的主要来源之一。我国拥有世界上总面积最大的煤矿区,但对煤矿区地表汞释放的研究鲜有报道。采用通量箱与RA-915+测汞仪联用法对具煤火发育的乌达煤矿区地表汞交换通量进行了测试。测试结果显示:背景区地表汞交换通量值为4~29 ng/（m²·h）,均值为19 ng/（m²·h）;无火区地表汞交换通量值为14~62 ng/（m²·h）,均值为32 ng/（m²·h）;火区地表汞交换通量值为80~318 ng/（m²·h）,均值为177 ng/（m²·h）。煤矿区地表汞交换通量值显著高于背景区,并且部分汞可能直接来源于地下煤火,地表汞释放可作为认识地下煤火发育状况的有效途径。通过分析地表汞交换通量与自然条件相关性,发现汞交换通量与光照强度、地表温度存在显著正相关性。矿区白天大气汞含量受地表汞释放影响。     

煤泥燃烧过程中汞的迁移行为研究

采用在线汞测试方法,以山西省低热值煤电厂中掺烧的煤泥为研究对象,利用实验室小型流化床,研究煤泥中汞的热转化行为差异及共性特征、影响煤泥热转化过程中汞迁移的关键因素,以揭示煤泥热转化过程中汞污染物的迁移机理。结果表明,同一种煤泥,相同气氛,800、900、1 000 ℃下,燃烧温度对煤泥中的汞的释放比例没有变化;相同温度,汞的释放比例为氮气>空气>氧气。3种煤泥在相同燃烧条件下,汞的释放特征相似,元素汞的释放量和释放比例差异较大。释放量与煤泥中的汞含量正相关,释放比例与煤泥中汞的赋存形态有一定关系。     

基于固体进样直接测汞法的矿物（煤）中汞检测的不确定度研究

对固体进样直接测汞法测矿物中汞含量,分析过程中煤中水分含量、样品质量、采用试剂、检测仪器、汞标准溶液等影响检测结果的各方面因素进行不确定度评定。在确保试剂配制准确、仪器维持在最佳性能、精准称取矿物（煤）的质量、采用合适的标准及准确配制的标准工作溶液的条件下,采用适当的干燥及分解过程中的温度和时间、汞齐化加热时间及适当的氧气压力等措施,大大提高了检测结果的准确性。以实际测试结果为例,详细描述了矿物（煤）中汞检测的不确定度评定过程和结果。详细介绍了检测过程、不确定度各分量的来源分析以及合成后标准不确定度及最终扩展不确定度的表述等方面内容,为煤炭检测分析和相关实验室提供有益的技术支持。     

基于压汞法的成庄井田3号煤孔隙特征研究

煤孔隙特征是煤储层物性特征的关键参数之一,控制着煤层气赋存、运移和煤层气开发效果。采用压汞法对成庄井田3号煤孔隙进行了深入和系统研究,结果表明:成庄井田3号煤孔隙形态基本一致,以一端封闭的不透气性孔隙为主;煤中过渡孔和微孔最为发育且所占比例较高,煤总孔隙面积和比表面积较大;煤中有效孔隙不甚发育,煤的孔隙度较低;孔隙大小对孔容控制显著,孔隙越大煤的孔容越大,反之亦然。     

煤田火灾无线监测方法的应用研究

在现有煤火灾害监测方法的基础上,结合煤田火区的特点,根据火区钻孔温度监测的实际需求,提出了无线自组网技术、移动通信技术、互联网技术与温度传感器相结合的监测方法,实现了煤田火区钻孔温度数据短距离采集与数据的远程传输,解决了目前煤田火灾远程监控的难题,现场应用表明系统通讯距离满足大规模煤田火灾的监测需求,可靠性高,能方便地实现煤田火灾监测的自动化和网络化。     

大面积煤田火区详细勘查方法

针对大面积煤田火区存在火区燃烧面积大、地表燃烧复杂等问题,以奇台将军戈壁煤田火区为例,采用资料收集与验证、红外探测、无人机测量、物探探测等综合方法开展煤田火区详细勘查,最后通过钻探对圈定火区进行校正。结果显示,这一综合详细勘查方法,能缩短详细勘查时间,保证勘查质量,准确地圈定火区的燃烧面积,可为大面积煤田火区燃烧范围的圈定提供借鉴。     

测氡技术和激发极化法在地下多层煤层火区探测中的尝试

通过对煤层自燃时出现的氡气运移与释放的规律及激发极化效应的探讨，就大宁煤田王村煤矿出现的多层地下火区，采用地面氡气测量与激发极化法相结合的探测手段，确定出地下多层火区的位置与范围，并得到了较好的结果。     

煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究

针对现有煤自燃特性参数测试装置的特点和不足,根据煤田火区高温、贫氧的燃烧特点,设计建造了XKGW-1型煤田火区燃烧特性参数测试实验装置。利用该实验装置模拟了煤田火区的燃烧过程,得到了煤样从常温到600 ℃高温过程中的宏观特性参数规律。实验结果表明,煤样可以在高温、贫氧浓度条件下,继续发生反应,放出大量的热量,维持火区的发展扩大。在火区发展演化的过程中,煤样的升温速率会因水分蒸发等原因出现减小的现象,但总体呈增大趋势;煤样的耗氧速度在50 ℃之前特别缓慢,之后迅速增大,氧浓度急剧减小,当煤温升高到约130 ℃左右,氧气浓度降低到3%以下,并持续缓慢降低;CO和CH4的产生量的变化规律相似,都随煤温的升高而升高,并且在110 ℃之前产生速率较慢,之后逐渐增大;CO2,C2H4,C2H6的产生量的变化规律相似,均随煤温的升高先增大后减小,但峰值点所对应的煤温有所不同。