兖州矿区煤自燃精准防控技术体系

基于兖州矿区煤自燃的特点和规律,研究了煤自燃精准防控体系建设,包括煤自燃预测预报、监测预警及超前处置的火灾精准防控等;通过建立15 t的大型煤自然发火实验台研究煤自燃特性,研发了红外热成像技术测定隐蔽火源,开发了系列新型防灭火材料、技术及装备,实现了煤火灾害“有效治理、早期预报与早期控制、超前预防”跨越式发展,在管理、装备和技术上形成了科学的煤自然发火技术与管理体系。研究成果促进了煤层火灾由“被动治理向超前防控、由传统技术向高新技术、由分散实用技术向成套适用技术”的转变,构筑了自然发火灾害“超前预测预报、早期预防、快速应急控制”三道防线,实现兖州矿区煤自燃精准防控。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

煤自燃过程特性及防治技术研究进展

煤炭是我国的主体能源,但煤炭开采面临着有煤自燃灾害的严重威胁。煤自燃不仅烧毁大量煤炭资源,还易引发瓦斯燃烧、爆炸等重特大事故,造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。为了进一步提高煤矿企业对煤自燃灾害的防控能力,推动我国煤炭资源的安全高效开采,分析了煤自燃理论的研究现状,总结了煤自燃监测预警的主要方法和技术,对比分析了煤矿常规的防灭火技术,介绍了煤自燃防治技术的最新发展及应用效果,并提出了煤自燃过程特性及防治技术的未来研究方向。较详细地阐述了煤自燃过程及特性理论基础,主要包括煤自燃的低温氧化过程机制、煤自燃分段过程特性及特殊条件下的煤自燃特性;较全面地总结了包括标志性气体方法、测温法等多种煤自燃监测预警技术的原理以及各类技术的优缺点。在上述煤自燃理论和监测预警基础上,针对常规注浆、注惰气等技术对煤自燃防控效果有限、难以满足矿井安全高效开采的问题,研发了三相阻化泡沫、凝胶泡沫、无机固化泡沫、稠化砂浆等防灭火技术,同时介绍了液氮(液态二氧化碳)快速灭火降温技术。此外,为了满足煤矿智能化、精准化开采对矿井煤自燃防治的新要求,在矿井火灾监测指标信息化与预警智能化、火源辨识与防治技术控制精准化、防灭火材料绿色化等方面提出了下一步的研究展望。     

煤自燃进程精细划分方法及其智能监测预警——煤火精准防控技术变革

为提升煤自燃火灾风险隐患的智能化防控能力和水平，实现煤自燃指标数据近场实时采集、智能分析与精准预警。通过采集多个矿区新鲜煤样，采用煤自燃程序升温试验、自然发火试验等手段，测定煤自然发火特征参数。结合煤自燃机理细化指标曲线特征点位，构建了I类容易自燃煤层分级预警模型，确定相关预警指标及阈值。设计研发ZDC7型矿井火灾智能监测预警系统，主要包括矿用本安型多参数无线传感器(GD7)、矿用本安型无线监测主机(ZDC7-Z)、智能管控软件平台等。矿用多参数传感器能够独立近场采集数据(CO,CH₄,CO₂,O₂,H₂S,温湿度和压差等),利用监测主机采用的带状受限空间能量有效的容错拓扑控制技术与开放无线感知网络协议标准，确保ZDC7系统便捷地融入煤矿井下工业环网，同时有效、稳定地保障数据信息传输至多终端(手机APP、地面工控机、井下交互界面等)。智能管控软件平台内嵌智能分析预警模块，能够结合深度学习和多元回归分析等理论以实现多源信息融合自处理，智能分析火灾预警级别和煤自燃异常区域态势预测，并根据监测信息的预处理...     

煤自然发火智能监测与早期预警关键技术

煤自燃灾害是煤炭开采过程中主要的灾害之一。对煤自燃多源立体参数的获取、数据的深度分析、数学模型的建立以及精准预测是煤矿企业生产的基本保障。从煤自燃多源立体参数的监测手段、数学分析和预测方法 3个方面综述了煤自燃监测预警的研究和应用的基本现状,并进一步展望了煤自燃智能监测及精准预测未来发展方向。     

顾北煤矿煤自燃试验及早期多级预警技术

为了做好顾北煤矿煤自然发火防治工作,建立适用于顾北煤矿的煤自燃早期预警体系,提前分析顾北煤矿存在的煤自燃问题,以顾北煤矿13121工作面煤样为研究对象,进行煤自然发火试验,分析试验气体产物及各指标气体比值随温度变化规律,确定煤自燃指标气体及其临界值。试验结果表明,不同特征温度下对应的气体表征参数存在突然变化;结合试验数据分析得到CO、C₂H₄、C₂H₄/C₂H₆能够作为主要预测指标气体。最终结合煤自燃指标气体及临界值,提出适用于顾北煤矿的多预警级别的煤自燃分级预警指标体系,为煤自然发火预测预报提供了理论依据,对安全生产具有一定指导意义。     

高突矿井自燃煤层分级预警指标体系研究

淮南矿业集团潘二矿属于高瓦斯突出矿井,所开采的1煤为Ⅱ类自燃煤层。为预防煤层自然发火,以潘二矿1煤为研究对象,通过煤自然发火实验与程序升温实验,分析煤样气体产物浓度及气体比值随温度变化规律以及煤温随时间变化规律,得出了煤样在自燃发火过程中气体浓度的突变点与其对应温度之间的关系。通过理论分析选取煤自燃指标气体,最终确定能够表征煤自燃温度的5个气体指标(CO、O₂、CO/ΔO₂、C₂H₄、C₂H₄/C₂H₆),构建出具有6个预警级别的潘二矿1煤自燃分级预警指标体系,对矿井自燃火灾预测与防控具有重要意义。     

煤自燃倾向性测试及监测技术研究进展

煤自燃是煤矿安全生产、运输和储存中的重大灾害之一。根据煤自燃防控实际需要，较全面地总结了煤自燃倾向性的测试方法，认为构建一个通用指标来评价煤自燃倾向性可以弥补单一测试方法的评估偏差；同时，重点分析了以温度为特征的OTDR技术与以指标气体为特征的TDLAS技术在煤自燃监测领域应用的原理及优缺点，通过两种技术的提升，建构特征温度与指标气体的定量关系，形成多参量数据融合的煤自燃监测技术能有效提升监测预警能力，并提出了无线传感器网络测温法与声发射技术在煤自燃监测领域应用的可行性。对煤自燃倾向性的检测与煤自燃火灾的监测预警研究具有重要作用，对实现煤自燃智能化协同防控治理和保障煤矿安全、高效、智能、绿色生产具有重要意义。     

煤自燃火灾监测预警技术的研究现状与发展

煤自然发火监测预警是对煤自燃火灾参数指标进行超前判识及预警的技术手段.以煤自燃火灾监测预警技术的研究现状与发展趋势为主线,介绍了国内外煤自燃火灾监测预警技术的研究现状和研究成果,指出了其中存在的问题,提出了煤自燃火灾监测预警技术今后研究的发展趋势,并重点阐述了无线传感器网络技术在国内外的研究现状和发展趋势.     

煤自燃预测预报技术研究进展

介绍了煤自燃预测预报技术包括煤自然发火期预测、煤自燃危险区域判定、煤自燃火灾预报等.结合煤自燃预测预报技术研究现状,提出了煤自燃预测预报技术的发展趋势,主要体现在煤自然发火的微观机理、井下煤自燃红外热像探测、煤自燃指标气体浓缩吸附技术、测氡法探火技术、无线通信与传输技术、光纤测温和气体检测技术等等.     

采空区自燃火灾预报方法与监测新技术

总结了我国矿井采空区自燃火灾的特点,分析了采空区自燃火灾预测预报的气体指标法和测温法,对气体指标法的煤氧化自燃气体产物进行定性和定量分析,探讨自燃火灾光谱在线原位监测、分布式光纤测温、自然发火气-温联合预警和矿井漏风测定等监测新技术。通过研究我国煤矿自燃火灾预测预报及监测监控应用过程中存在的问题,对其发展趋势进行了初步探讨。     

分布式温度监测系统在煤自燃预警中的应用

综采放顶煤工艺开采的易自燃煤层具有推进速度相对较慢,采空区一次冒落空间大,整体漏风严重,浮煤遗留多等特点,易造成煤自燃灾害发生。为有效实现开采过程中煤自燃监测,提高煤自燃预警效果,研制出XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统,进行柴家沟煤矿42223工作面现场应用。通过对初采阶段、回采期间、末采及回撤期间温度与CO监测数据分析,得出了XD-JX-T001型分布式温度监测预警系统能够实现采空区温度连续监测、且定位准确、可靠性强,对煤自然发火状态能做到精准辨识。     

文家坡煤矿采空区煤自燃隐患防控技术实践

为掌握文家坡矿井4105工作面采空区煤自燃规律,有效防控煤自燃灾害的发生,通过现场CO等标志性气体监测,确定了现场煤自燃隐患特征,并分析了4105综放面采空区煤自燃隐患致灾成因。结合现场实际条件和自燃特征,制定了以“注氮降氧、上下隅角堵漏、汽雾阻化、灌浆”为主,以“液态CO₂降温控氧”为应急手段、以“束管监测与光纤测温”为监测监控手段的综合煤自燃防控技术方案。通过现场实施表明,4105工作面采空区内CO浓度及煤自燃隐患得到了有效控制,确保了工作面的安全回采,研究成果对类似条件工作面的煤自燃隐患防控具有重要的指导和借鉴意义。     

神南矿区煤自燃灾害防控措施

针对神南矿区煤自燃灾害防治,概述了煤自燃灾害防治技术,提出了煤自燃灾害防控措施,对于矿井安全生产有着重要的意义。     

阳煤三矿15#煤层煤自燃特性的实验研究

通过对煤自燃特性进行实验研究,确定煤自燃等级、自燃预报指标性气体以及最短自然发火期,以此为依据制定矿井生产与防灭火安全技术措施,确保有煤自燃倾向的矿井安全高效生产。     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

近距离煤层上部采空区自然发火治理技术

文章针对近距离煤层上部采空区自然发火问题,阐述了煤体自然发火现象的机理,总结了现阶段矿井主要采用的煤自燃预测、预报技术;归纳了现有的近距离煤层采空区防灭火技术,对存在此问题的近距离煤层矿井有一定的借鉴作用。     

韩家湾煤矿煤自燃多级预警指标体系构建

为完善韩家湾煤矿煤自燃预警预报技术指标体系,实现煤自燃隐患的早期准确预警,通过对韩家湾煤矿多个煤层开展煤自燃特性参数的程序升温试验测试,得到了煤样氧化升温过程中气态产物随煤温的变化规律。确定了以CO、ΔCO/ΔO₂、C₂H₄为主,以C₂H₆、C₂H₄/C₂H₆为辅的煤自燃预警指标,进一步分析了预警指标与煤温之间的映射关系,构建了适用于韩家湾煤矿煤自燃防控需求的分级预警体系。研究成果可实现韩家湾煤矿煤自燃的分级预警,对韩家湾煤矿及煤炭开采条件类似矿井的煤自燃预测预报与防控工作提供借鉴依据,能够满足实际的煤火灾害主动防控需求。预警体系的建立对于煤层自燃隐患辨识、主动地防灭火措施实施具有一定的理论指导意义。     

高地温矿井煤自燃特性及极限参数试验研究

为了研究高地温矿井煤自燃特性及极限参数,采用煤自然发火实验台测试得到某高地温矿井煤样自然发火期和气体产生规律,计算了煤样自燃极限参数。研究结果表明,高地温环境可显著地缩短煤的自然发火期。通过对煤自燃极限参数的具体测试以及分析,对于上、下限氧浓度产生影响的主要因素包括最小浮煤厚度、煤温变化、煤样的临界温度及自然发火标志气体出现的极值温度。     

采空区煤自燃多参数监测系统的设计与应用

现有的采空区煤自燃监测方式存在监测参数单一、易出现故障、温度测量范围较小、误差较大及维护成本高等问题,根据煤自燃发火的原理及特点,研制了一套采空区煤自燃多参数监测系统。该系统采用分布式光纤原理实现对温度的测量,应用束管监测原理,通过循环分路抽气方式,实现对井下采空区内CH_4、O_2、CO_2、CO相关参数进行连续、在线、就地采集和分析。示范工程实际应用结果表明,该系统可实现对井下采空区多参数的实时自动监测,提高采空区煤自燃发火识别与预警的时效性、准确性及可靠性,提升矿井火灾防治水平。