煤田火区影响下工作面安全开采评估方法研究

为有效解决煤田火区对下覆工作面安全开采威胁程度的评估难题,基于多孔介质理论,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立了采空区与上覆煤田火区之间的三维几何模型,模拟了O2、CO和CO2浓度场分布,研究了煤田火区与工作面之间复合裂隙群中气体的流动规律,推导出火区下采煤工作面不受火区影响时的最小安全相对静压计算公式,提出了受限流场条件下的上覆煤田火区气体对工作面安全开采影响程度评估方法。运用该评估方法将煤田火区下工作面安全开采威胁程度划分为安全、一般安全和危险三个等级,并在神华乌海能源公司部分矿井得到成功应用,为煤田火区下工作面能否安全开采提供了科学理论依据。     

矿井火区启封安全性分析及判别准则

矿井火区启封时火区状态判断失误会导致火区复燃或火区内瓦斯爆炸。为此,本文在分析矿井火区启封的安全性的基础上,从气体信息采集和火区燃烧状态的判断技术两方面,提出了相关准则。气体信息采集准则含气样代表火区状态真实性、提高气样代表火区大气状态的真实性、正确的气样采集方法十六项内容,主要论及钻孔取样、孔内测压、火区气体采样地点、倾斜巷道密闭取样、取样地点对气样准确度的影响、气样采集时间、采集钻孔封堵、混合气样分段采集方法、取样时间间隔、气样分析方式等。火区燃烧状态的判断技术准则含十二项内容,主要论及不同火区气体浓度条件和环境条件下正确判断火区燃烧状态技术。准则可为矿井火区治理中正确分析判断火区状态和启封条件提供参考。     

呼吸效应对矿井封闭火区氧浓度的影响分析

为避免因火区封闭导致重大安全事故发生，通过采集某矿井1 d内3个不同监测点的大气压力变化情况，建立大气压力波动模型并分析计算，同时建立火区内外压差100，750 Pa情形下的氧浓度模型进而获得火区内侧氧气浓度因呼吸效应，在不同压差、体积大小火区、风阻、瓦斯涌出量、封闭时刻等多因素耦合影响下随时间的变化规律，以评估火区危险性。研究结果表明:井下大气随地面大气周期波动，封闭火区内、外侧之间的气压差因外界大气波动呈现16 h的余弦波动和8 h的线性波动周期变化；密闭质量好的火区具有更好地抗干扰性，内侧氧浓度的降低主要依靠瓦斯稀释；密闭质量差的火区，内侧氧浓度易受到火区涌出瓦斯、外界涌入大气双重影响；火区氧浓度在2%~12%之间波动，以至火区存在发生瓦斯爆炸的可能性；火区内外压差较大时，氧浓度波动变化幅度更大，危险作用持续时间更长。结合火区氧浓度波动模型，可有效地对矿井火区采取安全的防范措施，避免瓦斯爆炸事故发生。     

大气扰动下封闭火区瓦斯波动特性分析

为预防火区封闭导致的瓦斯爆炸事故,以大型地下矿井为研究对象,根据矿井内瓦斯涌出量和矿井结构特点,建立气压波动、封闭火区漏风量、封闭火区瓦斯体积分数预测模型;研究火区内侧瓦斯体积分数因大气扰动在压差、火区体积、风阻、瓦斯涌出量和封闭时刻等多因素耦合影响的变化特征。结果表明:封闭火区内外压差因大气波动呈现周期变化,火区体积和瓦斯涌出量决定火区瓦斯体积分数;风阻是火区抗大气波动干扰关键因素,增加火区风阻,可缩短瓦斯体积分数通过爆炸极限时间;降低封闭火区体积,可缩短瓦斯爆炸时间。     

煤田火区塌陷区渗透系数分布研究

通过分析煤田火区地表下沉量和破碎岩块孔隙率的关系,对地表下沉量进行测量,分析计算得到火区破碎岩块孔隙率的分布方程。在实验室中测量不同孔隙率破碎岩块的渗透系数,拟合建立渗透系数和孔隙率的关系方程,利用求得的关系方程和通过地表下沉量测量法得到的孔隙率分布方程,求得煤田火区塌陷区破碎岩块的渗透系数分布方程。     

煤层自燃火区温度检测技术的研究与应用

在煤矿自燃火区的治理过程中 ,同位素测氡法探测煤层自燃火源精确位置是火区治理的关键技术 ,而火区温度信息的采集为灭火方案及灭火参数提供可靠依据。笔者介绍了综合利用火源位置精确探测技术与火区温度探测技术的方法 ,为煤矿火区的预测预报提供了可靠的手段 ,节省大量的防灭火资金 ,提高防灭火工作效率。     

林火上方浮力流动与火区及气象因素关系的数值模拟

本文应用FAC2程序,通过数值计算的方法,模拟了森林野外火区上的浮力流动随火区参数及环境气象因素的改变而变化的情况。我们考虑的火区因素有:人口速度、人口温度、及火区尺寸,考虑的环境气象因素有:大气静力稳定度和侧风。作者较为系统地计算了一些算例,通过这些算例可以初步给出森林野外火中,火区上的浮力流动与火区参数及这些气象因素关系的粗略图像。     

煤矿水平巷道火区瓦斯爆炸易爆区域判定研究

为解决高瓦斯易自燃煤层火区封闭与启封时常发生瓦斯爆炸的问题,通过试验分析得出瓦斯爆炸界限影响因素,并采用COMSOL数值软件研究水平巷道火区气体分布规律,从中提取温度场与浓度场数据。根据试验数据,判定火区易爆点及易爆区域。结果表明:瓦斯爆炸界限随着温度的升高及CO的混入均扩大;注入N2与CO2后,失爆氧体积分数分别为13.4%和15.8%;火区封闭初期未形成易爆区域,随着火区封闭的进行,易爆点逐渐向爆炸三角形移动,当封闭至入口,风速为0.1 m/s时,易爆点移至三角形内部,火区形成易爆区域,其位于火源上风侧距火源点10.45 m处;温度对瓦斯爆炸界限影响较CO浓度影响大。     

煤田火区温室气体排放通量及其影响因素研究

煤田火区温室气体的排放速率在时间和空间上由于影响因素而存在差异,本研究在对目前气体排放通量研究基础上,采用空气动力学法对神府矿区活鸡兔火区排放CO2、CH4气体和风速、温度以及气压等环境参数进行原位监测,测试结果表明,CO2和CH4通量的变化规律一致,火区内CO2、CH4排放通量变化范围为3.88~30.46 mg/(m2·s)和0.12~1.36 mg/(m2·s);通过相关性分析,环境因素对两种温室气体的排放影响很大,火区CO2、CH4的排放与风速、温度以及气压均呈显著正相关,相关性大小依次为风速＞温度＞气压,论证了所建的浓度梯度模型对煤田火区温室气体排放通量的适用性,进而为煤田火区有害气体污染治理提供了思路。     

矿井火区可燃性混合气体爆炸三角形判断法及其爆炸危险性分析

矿井火区可燃性混合气体爆炸危险性的判断 ,目前常用单纯的瓦斯爆炸三角形判别法。此法对实际的判断往往未综合考虑火区温度的影响。为此 ,笔者论述了矿井火区多种可燃性气体同时存在时 ,其混合气体爆炸三角形各参数的工程计算方法 :爆炸界限可用 Le Chatelier法 ,但需根据火区实测温度进行修正 ;爆炸时的临界氧浓度 ,则需用另一种三角形图示法予以确定。由此画出的混合气体爆炸三角形分析图 ,可用于矿井火区 ,尤其是矿井大面积火区的密闭和启封过程中 ,作为可燃性混合气体爆炸危险性的综合判断及其防爆措施的制定 ,都具有实用价值和指导意义     

不同火源位置对封闭火区气体分布的影响规律

为分析火源位置对封闭火区内气体分布的影响,采用FLUENT软件对不同火源位置情况下的气体分布进行了数值分析,并在此基础上分析了封闭火区发生瓦斯爆炸的危险性,以确定进风侧防火墙位置。结果表明:火源处在封闭火区内不同位置时,会对火区中的气体浓度和分布产生不同的影响。火源位置距离进风侧防火墙越近时,火区内甲烷的积聚量越少,且由漏风导致的封闭火区内氧气浓度较高区域越小,对后续的封闭火区灭火和启封越有利,因此进风侧防火墙应尽量靠近火源建立。     

煤田火区温室气体通量测量方法研究进展

为提高煤田火区温室气体通量测量的准确性,科学制定温室气区减排措施,笔者对国内外煤田火区温室气体测量方法进行梳理,对比分析各种测量方法的原理、优缺点和适用范围等,提出测量方法存在的问题及以后的研究方向。研究表明:目前所用的测量方法存在测量精度低、连续性差、假设理想化等缺陷,检测设备的改进应朝着能适应当地地表高温环境并能实现连续监测的方向发展,测量方法应更注重和新技术的结合。     

焊割用火前与生产系统完全隔绝及置换清洗安全技术

简述了化工企业在进行焊割用火前,保证做到与生产系统完全隔绝及置换清洗的重要性;结合化工生产实际,探讨了在焊割用火前,用火作业场所与生产系统完全隔绝及置换清洗的安全技术。只有严格而科学地控制全程用火安全,完全隔绝及置换清洗,才能真正保证火场与生产系统的安全。     

复杂火区条件下煤火圈划和火源位置探测方法及应用

应用同位素测氡法探测技术对老二井火区进行了精确探测,并结合数值插值技术对野外测氡数据进行相应处理,得成了火区氡测值等值线和火区高温火源位置分布等值线,进而区分了该火区东西测场内的温度异常区和燃烧区。分析结果表明,西区温度异常区总面积约255477m2,东区温度异常总面积约70370m2,为该矿区灭火方案的设计提供了科学依据,也可为国内同类问题的解决提供参考。     

煤矿火区快速封闭泄爆门研究

目前煤矿发生火灾事故后,火区封闭时间过长极易引发瓦斯爆炸等次生灾害,且煤矿现有的阻隔爆技术存在许多 不足,针对这些问题,研发一种用于煤矿火区的快速封闭泄爆门。通过对泄爆门的结构设计、封闭与泄爆机制及有益效 果等方面进行阐述,并采用流体力学FLUENT软件计算得出不同数量泄爆窗的泄爆门与监控泄爆门前截面的压力、速度之 间的变化情况。结果表明:6个泄爆窗比2个泄爆窗的封闭时间快1 200 ms,快速封闭时间节省了68.57%。随着泄爆窗的 增多,瓦斯爆炸冲击波压力和传播速度都大幅度降低。当煤矿发生火灾事故封闭火区时,快速封闭泄爆门不仅具有快速 密闭功能,也同时具有泄爆功能,为煤矿安全提供新的隔爆技术。     

火区调压技术在煤峪口矿的实际应用

在采场均压防灭火实验室模型模拟实验的基础上 ,总结了煤峪口矿现场实施火区的调压工艺技术。该技术包括利用调压气室平衡火区风压、提高工作面风压和堵塞地表裂隙 3项调压措施 ,其防灭火效果十分显著。在这 3项措施中 ,无论是工作面升压或气室调压失效 ,此时填堵裂隙工程则会发挥重要作用     

最低安全水位与最高火界

为了确保锅炉安全运行,各国的锅炉规范对锅炉的设计均提出了最低安全水位的要求。 火管锅炉的最低安全水位是由最高火界来决定的。我国《蒸汽锅炉安全监察规程》规定:“火管锅炉的最低安全水位,应高于最高火界100毫米,对于直径≤1,500毫米的卧式回火管锅炉的最低安全水位,应高于最高火界75毫米。”最低安全水位的位置不但关系到锅炉安全运行,防止受热面过热烧坏,而且也影响蒸汽品质以及锅炉能否在设计参数下运行。火管锅炉最低安全水位的位置是由最高火界的位置来决定的。因此,最高火界的位置要定得恰当、合理,才能保证锅炉安全、经济运行。…     

硫化矿火区采用长袋药包防自爆的研究和应用

铜坑锡矿在开采细脉带硫化矿火区爆破中,曾发生610公斤炸药自爆事故,幸亏工作人员在装填炮孔后已撤离爆破区,无人员伤亡。该细脉带一、二、三分段的中深炮孔已钻毕。原爆破设计用装药器装粉状硝铵炸药。为避免重蹈覆辙,并保证装填质量和爆破效果,我们试验研究成长药袋机械装药方法,经应用确保了爆破安全,取得了良好的     

用电子计算机判断火区气体的爆炸趋势

火灾过程中,如果火区内有大量可燃气体存在,而且氧浓度在爆炸界限之内,则随时都有发生爆炸的可能。目前,对火灾气体在什么情况下可能爆炸,如何避免和防止爆炸,以及在什么样的情况下应及时撤出抢险人员,防止发生伤亡事故,在波兰基本上能掌握了。他们通过多年的研究试验,已形成一整套评价火灾气体爆炸性的方法。主要是从火区取样,用气相色谱仪自动分析火灾气     

快速密闭时火区热物理参数变化规律的研究

在全尺寸巷道火灾试验中,利用48路全自动数据采集系统,研究了快速密闭条件下火区的燃烧状况及温度和压力变化规律.试验发现,作用在风门上的抽吸力很大,很快降到很小;而燃烧区的温度迅速上升,烟及挥发分的产物迅速增加,氧的相对含量下降,之后燃烧减弱,温度迅速下降;燃烧区高温烟气沿着顶板逆向迁移至密闭墙,使附近的温度迅速上升至293 ℃;快速密闭设施必须要有一定的刚性和耐火特性;对贫氧燃烧,有利于火区的惰化,而对富氧高挥发分燃料火灾,有爆炸的危险;适当减少供风量,截断供风后应及时采取惰化措施.