煤矿封闭火区启封和复燃条件实验研究

采用自主研发的火区启封及复燃模拟实验系统,对煤在不同温度、湿度、通风强度等条件下火区的复燃特性及气体产物的生成规律进行研究。研究表明:火区的复燃是一种火灾动力学现象。火区气体温度降到80～90℃时,即使煤体温度高达250～260℃,CO、CH4、C2H6和C2H4依然存在且浓度都较高时,启封并供氧仍不发生复燃。模拟实验条件下,可以通过测量火区气温,观察H2、CO及烃类气体浓度变化趋势是否增加来判断火区是否熄灭。这为煤矿自燃火区封闭后启封提供了参考依据。     

液体CO_2直注封闭火区治理煤炭自燃技术应用

针对易自燃煤层工作面回撤期间煤体反复自燃的问题,以羊场湾煤矿II020210综放工作面为背景进行技术探讨。为有效地降低封闭火区内的温度,阻断煤氧化反应条件,通过长距离管路系统,采取地面大流量液态CO_2直注封闭火区的方法进行煤炭自燃治理。实践结果表明:大量的液态CO_2注入后,封闭区域内温度和指标气体浓度均明显下降,最终工作面成功启封,顺利完成回撤。     

煤样二次氧化过程中自燃特性规律研究

通过煤自燃程序升温试验台,对煤体进行初次氧化升温、绝氧降温封闭处理后二次氧化升温实验,研究了在二次氧化过程中各特征气体产生浓度以及耗氧速度的变化,并对比初次氧化得出煤样二次氧化的自燃特征气体产生浓度及耗氧速度的变化规律,为火区启封判断条件提供理论依据。     

基于交叉点温度法的煤自燃临界温度测试方法

 为了快速测试煤的临界温度做好煤矿防灭火的指导工作,提出了一种基于交叉点温度测试的煤自燃临界温度测试新方法。实验采用中国矿业大学自主研制的煤氧化模拟实验系统,对精选的典型煤样进行测试,结果表明：基于交叉点温度测试得到的临界温度与绝热氧化法所测结果基本一致,且实验周期短,单个煤样测试时间在不超过四个小时,证明利用交叉点温度测试获取煤自燃临界温度是一种可行的、快捷的方法。     

煤样质量对煤自燃指标气体产生规律的影响研究

采用煤自燃综合测试系统对不同质量的煤样进行了程序升温氧化实验,研究了煤样产生自燃指标气体的初始温度变化情况,结果表明,煤样质量越大,指标气体产生的温度越低。通过对交叉点温度变化的研究得到,选取煤样质量5、20 g进行指标气体分析比较合适。通过红外光谱仪对不同质量的煤样进行了差谱分析,研究了煤样中活性基团的变化情况,即煤样质量越小,煤中活性基团变化越大,利于指标气体的产生;但煤样质量越小,低温下产生的气体量越少,存在检测困难的问题。最终通过实验获得,煤样质量20 g时为指标气体最佳实验条件。     

煤低温氧化的临界氧气浓度的若干确定方法

针对煤矿井下煤炭自燃的问题,简要说明了煤低温氧化的临界O_2浓度研究进展,并对目前主流的煤自燃指标气体研究法、煤自燃O_2浓度变化研究法、煤样热重实验研究法和交叉点温度研究法分别进行了阐述和评价。     

不同粒径煤样自燃氧化性实验研究

煤炭自燃是煤矿安全生产重大隐患之一。从本质上讲,煤的自燃是煤炭分子结合氧气发生氧化反应,不断放出热量的过程。不同粒度的煤样,比表面积不同,与煤样发生氧化反应的速度也不相同。为了研究粒度对煤的自燃氧化性影响,选取了石港煤矿15108综采工作面几种不同粒径的煤样进行研究。通过实验,得出了不同粒径煤样的升温曲线和不同温度下各粒径煤样的耗氧曲线。研究结果表明,温度越高、煤样粒径越小,煤的自燃氧化反应速度越快。     

大倾角“三软”易自燃煤层采空区大面积火区治理

宝鸡秦源煤矿为典型的大倾角"三软"易自燃煤层,N105工作面回采时发生采空区浮煤自燃,导致CO超限,工作面停产。经对火区情况初步分析后,采用了多种方法对火区进行了治理,但由于采空区漏风严重、火区面积大、火区发展速度快,前期治理并未收到明显的成效。后期针对火区特点,对N105工作面进行了封闭,并采取向采空区灌注高分子胶体和液态二氧化碳的措施进行治理,取得了良好效果,有效控制了N105工作面采空区高温区域,确保了工作面启封后的安全回采。秦源煤矿采空区火区治理工程实践经验总结对大倾角"三软"易自燃煤层自燃火灾治理具有一定的指导和借鉴意义。     

起始温度对煤样二次氧化特性影响的实验研究

火区启封时煤温是决定复燃的重要因素。为研究起始温度对煤样二次氧化特性的影响,将淮南朱集煤矿原始煤样程序升温至170℃后分别降温至20、40、60、80、100、120℃,再程序升温后测定O2、CO、CO2等气体浓度。采用三阶弱化缓冲分析煤样二次氧化特性。     

基于热重红外联用的煤二次氧化自燃特性研究

为探究煤二次氧化的自燃特性,采用热重、红外光谱联用的实验方法,对原煤样及预氧化煤样进行对比研究,结果表明：原煤样及预氧化煤样的总反应历程相似;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的特征温度先降低后增高,燃点之后的特征温度变化则不明显;随着煤的预氧化程度的加深,煤样燃点之前的逸出气体量先增加后减少,燃点之后则基本不变;预氧化煤样的活化能比原煤样有所下降,且随着预氧化程度的加深煤样的活化能先降低后增高,其中预氧化至160 ℃时煤样活化能达到最低。因此,预氧化煤样的氧化性要强于原煤样,更容易发生自燃。