徐州矿区主采煤层自燃标志性气体研宄

煤炭自燃的早期预报是矿井防灭火的重要组成部分,预测指标的优选及其指标值的确定是预测准确与否的关键.徐州矿务集团有限公司通过对各自燃煤层自燃标志性气体进行测定,突破了长期以来一直以一氧化碳作为煤层自燃标志性气体的局限,为采取针对性综合防灭火措施提供了科学依据.2004～2006年全公司连续3 a杜绝了煤层自然发火事故,取得了显著的安全、经济与社会效益.     

徐州矿区煤自燃标志性气体的研究

在分析徐州矿区20个工作面标志性气体实验数据的基础上，重点研究CO、C2H4、C2H6气体在煤氧化自燃过程中的变化规律，提出了煤自燃标志性气体与煤温间的定量关系和早期预测预报煤自然发火的指标。     

德盛煤矿煤自燃标志性气体的实验与确定

不同煤质的煤在升温氧化过程中,会释放出不同成分和浓度的气体.根据这一特性,煤矿可选取适当的气体产物作为煤自燃的标志性气体进行监控.德盛煤矿利用"煤自燃特性综合测试系统"进行30～220℃的升温试验,结果发现2#和5#煤样中CO释放量随温度变化最为规律和稳定,并配合观测H2、C2H4或C2H6,对防范煤自燃有良好的效果.     

煤炭自燃标志性气体实验研究

通过理论分析、相似模拟实验和数值分析相结合的方法,运用自行研制的CSC-1200型自然发火实验平台,针对长城煤矿不同地点采取的煤样进行自然发火全过程的实验研究跟踪。研究逸出气体与自燃温度之间的变化规律,为判断采空区自燃状态提供了依据。     

保德煤矿煤自燃标志性气体的确定研究

通过对保德煤矿8#煤层煤样的标志性气体实验数据的分析,重点研究了气体产物规律及特性、标志性气体分析与优选、煤自燃临界氧气浓度等。结果表明,CO、C2H4和C3H6气体出现的临界温度分别在62℃、165℃和220℃左右;CO可以作为预测预报煤自然发火的指标气体;煤炭自然发火的临界氧气浓度为7.0%。     

凤凰山矿煤自燃标志性气体优选研究

凤凰山矿采用Y型通风沿空留巷无煤柱开采,漏风规律复杂、漏风量大,属于自燃煤层,为了对煤炭自燃发火提前预测预报,采用自行研制的“煤自燃特性综合测试系统”进行试验研究,得到15#煤自燃以CO为主、C2H4和C2H2为辅的标志性气体体系,取得较好的效果。     

淮南矿区13煤层自然发火标志气体研究

通过分析淮南矿业集团谢一矿13煤层在升温条件下产生气体变化情况,提出了淮南矿区13煤层氧化自燃预测预报的标志性气体与指标。     

准东大井矿区主采煤层自燃氧化特性试验研究

采用程序升温氧化试验装置对准东大井矿区主采Bm煤层进行了氧化特性试验。研究了其不同粒径煤样自燃临界温度TC、CO初始温度、格雷哈姆指数及CO、O2随温度的变化和其它CnHm气体初始温度。试验表明:在该试验条件下,CO初始温度随煤样粒径的减小而增加,平均CO初始温度为66.37℃;随煤样粒径减小,临界温度有所增加,平均临界温度为154.73℃;Ta-TCO段平均耗氧速率为0.2454mL/min·℃-1,TCO-Tb段平均耗氧速率为4.0049 mL/min·℃-1;随氧化进程继续(即TCO-Tb段),80~100目粒径煤样温度耗氧速率高于120~140目、160~180目粒径煤样耗氧速率,表明该阶段其反应活性大于其他粒径实验煤样反应活性;70~100℃范围内实验煤样R3较R1、R2表征作用更明显;根据氧化特性实验数据,可将CO、温度、O2浓度、格雷哈姆指数R3及C2H4、C2H6、C3H8作为矿井防灭火监测指标指导采场煤自燃火灾防治。     

孤岛综放工作面煤炭自燃标志性气体优选

利用氧化热解实验模拟装置针对新峪煤业公司5110孤岛综放工作面采空区煤样进行了研究,绘制了CO、CO2、C2H6、C2H4等气体浓度随温度的变化曲线。经过研究和分析,确定了CO和C2H4作为该矿采空区煤炭自燃的标志性气体预测指标,从而为掌握煤炭自燃规律和制定有效合理的煤炭自燃防治措施提供了依据。     

煤低温氧化标志性气体变化规律

利用煤在低温氧化过程中会产生一些氧化气体产物,而这些气体产物中有些可以作为指标气体,了解这些气体的变化规律可以有效的预报采空区煤炭的自然发火.通过对龙东煤矿7128工作面煤层的新鲜煤样和氧化煤样进行低温氧化实验对比,测量新鲜煤样和氧化煤样在不同的温度下产生的气体产物,结果表明:氧化煤样是新鲜煤样的延续,新鲜煤样和氧化煤样在进行低温氧化都能够产生CO,CO2,CH4,C3H8,C2H4,C2H6,C2H2,C4H10和iC4H10等氧化气体,但所产生气体时的温度不一.7煤在达到70℃后可将CO作为煤炭自燃早期预报的指标气体,C2H4可作为辅助指标气体.需要采用指标气体增长趋势与临界值共同预报采空区遗煤氧化情况.对煤的低温氧化实验规律研究可以用来对采空区内温度进行监测以防止煤炭自然发火.     

新疆阜康矿区主采煤层自燃氧化特性的试验研究

采用程序升温氧化试验装置,对新疆阜康矿区主采的45#,A5,A3煤层进行氧化特性试验,研究了不同煤样自燃临界温度TC、CO初始温度及CO、O2随温度的变化和其他CnHm气体初始温度;根据试验数据,将程序升温氧化过程划分为Ta(室温)—TCO低温段和TCO—Tb段,计算了各煤样不同氧化阶段的温度耗氧速率。试验表明:Ta—TCO低温段温度耗氧速率从大到小依次为45#煤层、A5煤层、A3煤层;TCO—Tb段温度耗氧速率从大到小依次为A5煤层、A3煤层、45#煤层。Ta—TCO低温段,45#煤层具有较高的氧化活性,而当温度达到一定值后(即TCO—Tb段)A5煤层氧化活性较高,而45#煤层为最低。初步分析了煤质对氧化特性的影响。     

红阳二矿12号煤层标志性气体实验研究

针对红阳二矿12号煤层遗煤氧化的规律与特点,有效地进行防灭火工作,掌握采空区中遗煤氧化的速度,对红阳二矿12号煤层进行了煤样升温氧化实验,在温度不断升高的过程中检测出CO与多种烯烃气体,并且在不同温度下煤体析出气体的速度不同,最终选择CO、C₂H₄、C₂H₂作为标志性气体,产生的临界温度分别为59、176、403 ℃。在采空区检测出CO气体,说明采空区遗煤进入快速氧化阶段;检测出C₂H₄气体时,遗煤进入剧烈氧化状态;检测出C₂H₂气体时,说明采空区中已经产生明火,井下人员需要迅速撤离。通过煤体标志性气体的确定,建立12号煤层自燃预警系统,保证井下工作人员的生命安全与能源的充分利用。     

潞宁矿区2~#煤层自燃指标气体优选的试验研究

以潞宁矿2#煤层煤样为研究对象,通过程序升温试验,研究不同气体在煤氧化过程中的变化规律,具体分析了CO、C2H4、CO/CO2体积分数随温度变化特性。试验结果表明:潞宁矿区2#煤层煤产生CO的临界温度为30℃,从80℃开始CO体积分数呈持续稳定上升趋势,C2H4出现的温度为160℃左右,CO/CO2体积分数比从80℃时生成速率迅速增加。因监测中难以准确分析气体在采空区的真实体积分数,所以同一组气样体积分数比对于预测煤自燃具有重要意义。因此,潞宁矿区2#煤层检测煤炭自燃的标志气体应以CO为主,CO/CO2为辅。当煤温达30℃时,应加强CO体积分数监测;当CO体积分数达1.8×10-5,CO/CO2体积分数比为1时,应发出煤炭自燃预警并采取有效的防灭火措施。     

山西矿区煤自燃指标气体预测研究

通过煤自燃指标气体实验系统,对山西某矿煤层自燃过程中产生的气体种类,以及各气体出现与煤温度的对应关系进行了对比分析,结合指标气体选择的一般原则,确定山西煤矿工作面煤自燃指标气体的选择应以CO和C2H4为主,并辅助参考C2H2指标气体。准确选择煤自燃指标气体对提高煤炭早期自燃预测、预报,防止矿井火灾具有重要指导意义。     

煤样标志性气体选择的实验研究

结合某矿采空区的发火现状对标志性气体选择进行了系统的实验研究,确定了CO,C2H4,C3H6,C3H8,C2H4/C2H6等气体在适当条件下可以作为该矿煤层自然发火的标志性气体。实验结果可以直接指导煤矿生产,从而减少采空区发火的次数和影响范围,降低由此而造成的人员伤亡、财产以及煤炭资源的损失。