松散煤体低温氧化放热强度的测定和计算

根据煤低温自然火实验台测定的温度场变化和传热理论,推导出计算不同温度松散煤体低温氧化放热强度的热平衡法;由实验测定的气体浓度变化量,推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速率、ＣＯ和ＣＯ２产生率;结合煤氧复合过程的键能量变化量,得出低温氧化放热强度的键艰算法,确定其上限和下限,为煤自燃特性的定量分析及自然发火预测提供了理论依据。     

松散煤体导热系数影响因素分析

导热系数是研究煤自燃中的一个重要基础参数,能够获得比较准确的导热系数,对煤炭自燃火源定位等的研究将有很大的帮助.松散煤体为松散多孔介质,对于松散多孔介质,导热系数的影响因素很多,除了煤体本身的性质以外,还受环境因素和传热方式等的影响,本文在实验的基础上,系统分析了松散煤体导热系数的影响因素.     

松散煤体低温比热容测试及分析

松散煤体的比热容是衡量煤蓄热能力的一个重要参数。针对当前测试方法的不足,根据多孔介质的传热理论,通过自行研制的实验装置可以测试低温阶段松散煤体的比热容。通过测定不同煤化程度煤样在不同温度条件下的比热容,在低温阶段,对于不同煤化程度的煤样,随着温度的升高,松散煤体的比热容不断上升。同时根据实验结果研究了在30℃及60℃条件下不同煤化程度煤比热容的变化规律,在相同温度条件下,挥发分越低,其煤化程度越高的煤,比热容越小。松散煤体比热容与温度、挥发分之间的变化关系基本呈线性关系。     

松散煤体中氧气输运过程的理论分析

根据煤氧作用低温自燃理论,分析了氧气在松散煤体中的运动形式,探讨了各种运动形式的控制方程,对氧气在松散煤体中的输运规律进行了研究。结果表明,氧气在松散煤体中主要通过流动空气的携带和自身的扩散来输运。在忽略Soret效应、假定煤体为各向同性的均匀多孔介质等简化条件下,推导出氧气在煤矿井下松散煤体中输运过程的数学模型。对进一步完善煤炭自燃理论、提高矿井自燃灾害防治能力具有重要作用。     

松散煤体导热系数测定方法

分析了已有松散煤体导热系数测定方法的基本原理,对其中存在的问题进行了概述。在此基础上,对测试方法的改进提出了一些看法,并介绍了实验设计的关键技术。     

水分相变下松散煤体导热系数的数值模拟研究

煤自燃过程中水分的相变与迁移对松散煤体所处的导热和蓄热环境具有重要影响,而导热系数的变化可直观表征水分相变对松散煤体导热能力的改变。考虑到水分相变对松散煤体自燃过程中热湿迁移的实际作用,建立了含水松散煤体的简化物理模型,运用有限元数值模拟的方法,求解了二维稳态条件下,水分发生相变时含水松散煤体的温度场和热流密度分布,分析了水分相变对松散煤体内部各处导热能力的改变,并计算得到了相应的导热系数。研究结果表明:水分相变的发生直接影响了含水松散煤体内部温度及热流的分布,最终表现为含水松散煤体导热能力的整体变化;基于水分相变的影响,随着液相饱和度的增大,含水松散煤体的导热系数基本呈线性增加,增加趋势随着温度的升高逐渐变缓;100℃时水分相变下导热系数与液相饱和度满足关系:λe=0.130 1+0.132 8S,通过与对比数据的误差分析,验证了模拟的可靠性。     

松散煤体导热系数测定系统设计

提出利用平面热源法测定松散煤体导热系数,在数学模型中考虑了松散煤体导热系数与温度的依变关系,详细介绍了数学模型的求解过程,并在此基础上设计了松散煤体导热系数测定系统。该系统也可用于其他类似材料的热物性测定。     

松散煤体导热系数的分析

松散体导热系数受各种因素的影响,但对于一个给定的松散体,其导热系数主要与空隙率有关。应用一维稳态无限长圆筒法测定不同空隙率的松散煤体导热系数,采用回归分析获得实验煤的空隙率与导热系数的函数关系,由此得知实际条件下某一特定煤在不同空隙率时的导热系数,进而提高煤自燃火灾预测的精度。     

不同粒度松散煤体的氧扩散特性实验研究

以自行研制的煤对氧扩散特性测试装置为实验手段,在常温环境条件下测试了不同粒度松散煤体对氧的自由扩散特性.实验结果表明:煤样粒度的变化对取气腔氧浓度流出曲线的影响表现出2个极限值,煤样粒度在20～100目之间时,取气腔氧气浓度梯度随煤样粒度的增大而增大;当煤样粒度<20目或>100目时,煤样粒度的再变化对氧浓度流出曲线的影响则微乎其微;取气腔氧浓度曲线流形基本符合指数曲线的变化规律.     

基于二分法的松散煤体导热系数研究

基于实验室测试,在考虑比热容与环境温度关系的基础上,通过有限元数值模拟,采用二分法对松散煤体在不同环境温度下的导热系数进行研究。研究结果表明:在已知煤样挥发分的条件下,煤样的比热容与环境温度呈线性关系。根据煤样的热传导模型,通过二分法选取热传导系数,将数值模拟煤样温度随时间的变化规律与实测结果进行对比分析,逐步逼近确定煤样在不同环境温度时的导热系数。煤样导热系数随环境温度升高而线性增大。     

松散煤体中空气渗流规律的试验研究

为了分析空气在松散煤体中渗流对煤体自热和自燃的影响,根据多孔介质中气体的渗流理论,建立了测试松散煤体渗透系数的试验装置,分别从宏观上探讨了不同空隙分布和粒度分布下松散煤体的渗流规律。研究表明,同一空隙率在不同空隙分布下的渗透系数服从正态分布;粒度分布对空气在煤体中渗流的影响比空隙率大。在试验测定范围内,粒度在1.25 mm以下的粉煤是影响整个粒度分布下的煤体渗流的关键。结合实际防治地面煤堆自燃的方法,给出了不同厚度比的粉煤(0~3 mm)覆盖较大粒度(3~6 mm)煤体时,渗透系数与厚度比的定量关系式。     

化工生产中热量传递与质量传递相似性的分析

简单介绍了化工生产中的热量传递和质量传递过程,从理论基础、参数选择、设计计算三个主要方面详细分析两者的相似性,并得到这两个传递过程的有关通式,对理论研究和实际生产具有一定的指导作用。     

外热式煤热解技术与其传热模型的建立

建立了外热式煤中低温干馏炉炭化室的传热模型,充分考虑了水分迁移及煤干馏化学反应对传热的影响,模型计算结果与实际吻合良好,并且考察了装煤水分含量和装煤堆密度对传热过程的影响,分析表明随着装煤水分含量的增加及煤料堆密度的减小,炭化室传热效率降低,干馏反应完成时间加长。     

极松散煤体巷道注喷锚支护技术

为解决龙门煤矿2404工作面回风巷极松散粉末状煤体巷道支护难题,提出了极松散煤体巷道注喷锚内外承载结构控制原理,采用了自钻式注浆花管超前长孔大范围预注浆固结散煤技术、提出了煤帮喷洒化学浆液技术、采用了高强锚杆支护系统强化支护及钻注锚一体化中空注浆锚杆的锚筒二次注浆加固技术。矿压观测表明,掘进期间两帮移近量将近400 mm,顶板下沉量150 mm左右,底鼓量约50 mm。巷道围岩持续大变形得到有效控制,巷道维护满足生产要求。     

松散煤岩体下掘进支护技术研究

破碎松散煤岩体中掘进,利用打设超前支护和超前固化顶板的方式,能够防止因工作面漏顶带来的支护困难。采用超前支护和顶板固化后,给永久支护赢得支护时间,有利于对顶板的有效控制。     

注热条件下含瓦斯煤体吸附及渗透率模型分析

为了分析煤层注热对煤体瓦斯产出的影响效应,需要对注热条件下煤体瓦斯吸附、解吸规律和煤体渗透率变化规律进行研究。基于Langmuir吸附模型和Warren-Root几何模型等假设条件,结合弹性力学和渗流力学理论,建立了煤体瓦斯吸附及渗透模型并对其进行了分析,最终得出在注热条件下,温度和水分对煤体瓦斯吸附和渗透率的影响规律,为煤层注热多场耦合模型的分析求解奠定了基础。     

避难硐室传热特性实验研究

紧急避险系统中避难硐室的热负荷计算较为复杂,硐室内初始温度不同对平均热负荷变化比较大。针对避难硐室非稳态传热问题,文章对传热特性进行了全尺寸模拟试验与有限元分析,得出了20人避难硐室的温升规律,拟合得到硐室壁面一维非稳态传热温度场计算公式,并用实测数据进行了验证。为避难硐室热负荷的计算提供理论依据,为不同初始温度下避难硐室配置降温系统提供计算参考。     

螺旋钻进技术在松软煤层瓦斯抽采中的应用

介绍了螺旋钻进技术基本原理,结合工程实例总结出松软煤层瓦斯抽采螺旋钻进施工中必须注意的几个问题,并对螺旋钻进技术进行了展望.     

煤体固液耦合的结构及渗透性演变规律

为了研究煤层固液耦合和渗透水压力(水力梯度)作用下的结构改造及渗透性演变规律,在MTS 815.02电液伺服岩石力学试验系统上采用瞬态压力脉冲法进行了煤体全应力应变过程中的渗透性测试。试验结果表明,煤体的渗透性与其内部结构密切相关,在全应力应变过程,煤体渗透性的演变与其内部裂隙的变化趋势一致。在应变软化至峰值强度的24.98%时,煤体渗透性达15.69×10-13cm/s,分别是弹性阶段和峰值时的79.30倍和16.34倍。在固液耦合不产生损伤的条件下,瞬态渗透系数整体与水力梯度成正比关系。渗透水压力可引起结构面的错动闭合或导致破裂碎屑集聚堵塞渗流通道。当煤样变形进入到弹塑性阶段以后,瞬态渗透系数随时间延长先整体降低,降低到一定值时突然急剧增大至一定峰值,然后再逐渐降低并趋于稳定。且煤样由弹塑性经塑性至破坏(残余强度)阶段,中间突变的峰值与初始瞬态渗透系数的差值越来越小,出现中间突变峰值所需时间越来越长。采用瞬态压力脉冲法测量评价岩石的渗透性时,应采用上下水压差第一次趋于稳定时的数据来计算其渗透系数。