基于煤氧复合过程分析自然发火期预测技术研究

国内外对煤炭自然发火期的几种定义和计算方法,重点介绍基于煤氧复合过程分析的自然发火期的定义,根据自然发火模型,提出了煤层自然发火期预测方法。该技术在兖州矿区东滩煤矿４３０８沿空轨顺等得到验证。得出的结论给煤自然发火期的定义、计算及煤自然发火的预测、防治提供了一个新思路。     

煤自然发火预测预报技术的现状与展望

煤自然发火预测预报是对煤层火灾参数指标进行超前判识及预警的根本技术手段。笔者通过概述国内外近年来有关煤自然发火预测预报技术的主要研究成果 ,并结合其现状分析和新技术介绍 ,进一步对煤自然发火预测预报技术的发展趋势作出了展望 ,对煤矿的安全生产和火灾预测预报技术的发展具有重要的指导意义     

煤炭自然发火标志气体的灰色关联分析

简要介绍了灰色关联分析的基本理论和方法.利用灰色关联分析法计算出了各标志气体与煤氧化温度之间的关联度,并以此来确定各标志气体的主次关系,为自然发火预测预报的准确性提供了可靠依据.     

复杂难采高瓦斯煤层简易放顶煤开采综合防灭火技术研究

笔者在分析淮南矿区复杂难采高瓦斯煤层简易放顶煤开采工作面自然发火时空特点基础上 ,提出建立一套预测、预报、预防和充分准备灭火的防灭火体系 ,并阐述了预测、预报、预防的实施方法。该方法应用于淮南矿区 ,成功地开采了数个简易放顶煤工作面 ,综合防灭火技术取得了较好经济和社会效益。     

基于Logistic回归分析的煤自燃多级预警方法研究

为实现煤自燃过程的精细分级与自燃隐患的精确预警,保障井下煤自燃防治工作有效开展和煤炭资源安全开采.以甘肃王家山矿202工作面煤样为测试对象,采用煤自然发火试验与程序升温试验手段模拟煤体自然发火过程.测定煤自燃指标气体等特性参数数据,分析相关指标气体特征,将煤自燃过程划分为稳定、波动和剧烈反应3大区间.通过处理指标数据以...     

易自燃厚煤层工作面自然发火CO预测及防治

为了有效预防遗煤自燃，深入研究自然发火初期的CO预测技术。基于回风隅角CO源的理论模型，以Gambit建立相似二维采场模型，数值模拟了采空区自燃“三带”范围，并采用现场束管监测手段对结果进行了验证。利用程序升温实验获得了不同温度段回风隅角CO的极限指标，并与现场实测值对比分析，进而预判采空区遗煤发火程度，为制定有针对性的防治措施提供理论指导。研究结果表明:CO作为低温氧化阶段预测指标对预防遗煤自燃具有重要作用。     

炮采放顶煤采空区自然发火的数值模拟应用

针对炮采放顶煤开采采空区容易发生自燃问题，基于漏风渗流方程、气体渗流一扩散-氧消耗方程，建立了采空区自然发火非稳定数值模型，采空区按非均质考虑，耗氧汇按煤矸氧化和瓦斯涌出稀释两方面综合考虑，用有限元数值方法联立求解模型。结合羊草沟矿实例，通过该矿自然发火后来的测试区的现场实测结果，拟合反演得到采空区煤的耗氧速度、瓦斯涌出强度和渗透特征参数，用确定的模型分析了前段出现自然发火的原因；描绘了炮采放顶煤开采时采空区冷却带、自燃带和窒息带等三带的形状，指出冒落压实的不均衡的非均质采空区，自燃点在偏人风一侧。用三带划分理论讨论了工作面参数（风量、推进度、控顶距）同自燃的量化关系，提出了从根本上预防采空区自然发火的途径与方法。     

乌达煤矿采空区煤自燃影响因素评价分析

应用层次分析理论,选择影响乌达煤矿采空区煤自然发火的主要因素即煤的自燃倾向性、煤层的赋存条件、开采技术水平等,进行分析计算。依据层次分析法确定了采空区煤自燃各影响因素的权重系数,并对其进行总排序,最后进行综合评定各采空区煤自燃影响因素。评定结果表明:煤自燃倾向性M、煤的硫含量L、回采工作面推进速度g、地质构造d等是影响采空区煤自燃的主要因素。为制定相应的开拓开采方案和有效的防火措施,提供了科学的理论依据和切合实际情况的评价方法。     

煤自燃的热重分析研究

利用实验模拟煤的自然发火过程,运用了非定温热重分析和微分热重分析手段,对4种煤样做了低温氧化实验研究,探讨了煤炭自然发火机理.运用Arrhenius典型方程分析出不同的热重数据,求出了煤样的动力参数,并讨论了煤低温氧化阶段的活化能和煤的自燃倾向性之间的关系.活化能可以作为划分煤自燃倾向性的参考指标.     

煤自燃特性及自然发火预测预报指标体系研究

以梁宝寺矿3号煤层为背景,采用色谱吸氧法和氧化动力法对其自燃倾向性进行了对比分析。同时,通过煤氧化升温热解实验对其升温过程中各气体随温度的变化规律进行了分析,以实验所得和灰色关联分析所得定性和定量相结合的方式,优选出了不同温度阶段煤自然发火预测预报所对应的第一、第二和第三预测指标,建立了煤自然发火预测预报体系,为有效抑制该矿及同类矿井火灾的发生具有重要意义。     

瓦斯对煤尘爆炸特性影响的实验研究

瓦斯的存在对煤尘爆炸特性的理论计算和数值仿真的结果与实际数据有一定差距,因此,通过不同浓度瓦斯与煤尘共存条件下爆炸实验研究,得出了矿井瓦斯对煤尘的最低着火温度、最小点火能量、爆炸下限浓度、最大爆炸压力和最大爆炸压力上升速度等爆炸特性影响的规律即瓦斯对煤尘最低着火温度影响不大;瓦斯可使煤尘的最小点火能量减小,尤其是对难于点燃的煤尘;混合物的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而降低;混合物的最大爆炸压力上升速度由于瓦斯的存在而增强,而最大爆炸压力几乎没有变化。同时研究了瓦斯对无爆炸性煤尘的影响。实验研究的结论对于现场防止煤尘爆炸的发生具有指导意义。     

煤岩混合型粉尘云最低着火温度试验研究

为研究半煤岩巷道中岩粉质量分数和煤的挥发分与煤岩混合型粉尘云最低着火温度的关系,选取挥发分差异较大的5种煤样以相同比例配制煤岩混合型粉尘,利用粉尘云最小点火温度测定仪进行煤岩混合型粉尘试验。结果表明,当煤岩混合型粉尘中岩粉质量分数低于40%时,岩粉的混合会导致混合型粉尘云最低着火温度发生小幅度波动;当岩粉质量分数高于40%时,煤岩混合型粉尘最低着火温度会随岩粉质量分数的增加而大幅度升高;挥发分质量分数越小的煤粉,其混合型粉尘云最低着火温度越容易受岩粉质量分数的影响。     

不同挥发分煤尘层最低着火温度变化规律研究

针对煤化工等行业的沉积煤尘热自燃问题,运用煤尘层最低着火温度测试系统,研究了不同挥发分煤尘层的着火状态、不同挥发分及不同厚度煤尘层最低着火温度的变化规律。结果表明:煤尘层厚度为5 mm时,挥发分质量分数大于35%的煤尘在较低温度便出现着火现象,肉眼很容易观察到火星的出现,温度曲线波动剧烈,而对于挥发分质量分数小于15%的煤尘,通过煤尘层内部"温度达到450℃"来判断其着火;在灰分质量分数相当的情况下,煤尘层最低着火温度随挥发分增加呈严格递减的趋势变化;得到了煤尘层厚度和最低着火温度的函数关系式,通过试验得到了挥发分质量分数为37.45%煤尘的重要常数M和N。     

矿井下着火点位置数值模拟研究

矿井煤炭自燃是煤矿五大自然灾害之一,而煤炭自燃隐蔽着火点位置的确定是解决煤炭自燃问题的关键。本文结合实际情况将火源位置的确定问题归结为热传导方程的寻源反问题。在理想状态下,把煤矿井下热传导的三维模型简化为二维模型,建立热传导方程及初始条件和边界条件,在matlab中编制了有限差分程序对井下着火点的温度场进行了正反演模拟。数值模拟结果表明:该方法能够较准确地反演出火源的特性,并随着离散化程度的提高,离散解逐渐逼近真实解。通过本文的数值模拟我们得知有限差分法求解热传导寻源反演的方法是解决矿井隐蔽火源发火点位置的有效途径之一,对矿井防、灭火研究具有较高的理论和实际应用价值。     

基于热爆炸理论的煤燃点确定及动力学分析

为准确判断煤燃点,提高煤自燃灾害防治能力,依据热爆炸理论,结合煤自燃过程放热曲线,将煤自燃升温过程中微分热流曲线上第1处极小值点作为煤的燃点,计算煤着火前后放热过程动力学参数变化.结果表明:随升温速率增加,煤自燃反应放热过程逐渐向高温区域移动,煤燃点逐渐增大,反应的活化能逐渐减小;同一升温速率下燃点之后煤的活化能增大;...     

煤油共生矿区含油煤尘云最低着火温度试验研究

为研究煤油共生矿区含油煤尘最低着火温度的变化规律，选取3种含油浓度不同的煤样，采用粉尘云最低着火温度测定系统，研究含油煤尘云最低着火温度随含油浓度、喷尘压力及煤尘质量的变化规律。研究结果表明:含油煤尘的最低着火温度较不含油煤尘显著降低，且随着煤尘含油浓度的增加，煤尘中挥发分含量增多，煤尘云最低着火温度降低，爆炸危险性增强；低含油浓度煤尘，煤尘受原油挥发分影响较大，在含油浓度为5.7%，4.3%且质量浓度为1364~4550 g/m3时煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增大呈先增大后减小的变化趋势，在5.7%，4.3%含油浓度且喷尘压力为0.05 MPa时煤尘MIT随煤尘质量浓度增加先降低后缓慢升高。高含油浓度煤尘，受煤尘团聚现象影响较大，煤尘云最低着火温度随喷尘压力的增加而升高，随煤尘质量的增加呈先减小后增大再缓慢减小的变化规律。     

腐朽坑木与煤混合物升温氧化特性研究*

为研究煤层及腐朽坑木着火特性,采集巷道内腐朽坑木与煤样并进行混合,对其混合物进行燃点测定和程序升温实验;通过对不同煤木混合物在升温过程中产生气体的规律性进行分析,优选出混合物产生的单一气体指标及复合指标。研究结果表明:随朽木在混合物中的比例上升,混合物燃点呈下降趋势,且CO,C2H4等指标气体出现更早,CO产生量更大;腐朽坑木达到燃点后会发生阴燃并逐渐升温引燃煤炭,加速煤氧化进程,最终导致火灾的发生;CO,CO/CO2比值、ICO指标可作为本煤层着火主要预测指标气体及指标,C2H4,C2H6可作为辅助指标气体;该方法可准确判定煤火灾发生发展程度,对实际生产具有理论指导意义。     

The effects of phosphorus-free inhibitors on the ignition of lycopodium dust

The minimum ignition temperature of dust suspension (MIT) and the hot surface ignition temperature of the dust layer (LIT) are essential safety parameters for the process industry. However, the knowledge of the ignition behavior when solid mixtures of flammable fuels and phosphorous-free inhibitors are considered is still scarce and further experimental and theoretical analyses are requested. In this work, the ignition temperature of phosphorous-free inhibitors (coal fly ash and calcium carbonate) mixed with lycopodium dust have been studied in terms of LIT analysis (hot plate thickness: 5 mm, 12.5 mm and 15 mm), and by the Godbert-Greenwald test for the MIT. Both coal fly ash and calcium carbonate have been tested at different concentrations and particle sizes.Results show that the effects of the inhibitor can be counter-productive when layer ignition temperature is considered even if the minimum ignition temperature of the dust suspension shows a positive effect from the safety point of view. This behavior has been analyzed in the terms of thermal conductivity and diffusivity of the mixture, by using Maxwell's equation for two-phase solid mixtures. Standard empirical correlations for the ignition temperature of solid mixtures have been also tested, showing their weakness in reproducing mixture behavior.     

煤粉燃烧性与工业分析、着火温度的相关性研究

喷吹煤粉燃烧性是生产中的一个重要参数,实时掌握原煤燃烧性的波动变化对保证喷煤的安全和稳定十分必要。直接测量煤粉燃烧性的方法成本高,时间长,操作复杂,不利于生产应用;采用测定煤的工业分析和着火温度的方法简单易行,应用范围广泛。该文针对某炼铁厂的15种原煤,进行了工业分析和着火温度的实验研究,引入了统计学中相关系数的概念对数据进行了处理分析,实验证明煤的挥发分和着火温度与煤粉的燃烧性高度线性相关,此方法为利用两参数间接分析煤粉燃烧性提供了理论基础。     

Influence of coal particles on methane/air mixture ignition in a heated environment

The temperature at which coal dust glows is normally much lower than the auto-ignition temperature (AIT) of methane/air mixtures, and thus a better understanding is needed regarding methane/air ignition in a heated environment in the presence of coal particles. A horizontal tube apparatus was used to test the effect of brown coal and two kinds of bituminous and anthracite on methane/air combustibility. For the four coal samples tested, the presence of coal particles significantly reduced the minimum temperature for ignition of methane/air mixtures in a heated environment. No. 1 bituminous coal with 12 mm diameter decreased the ignition temperature value from 595 to 500 °C. It is thought that pre-ignition of low-AIT volatiles emitted from the heated coal particles ignited the methane/air mixtures. Volatiles, sulfur content, and large porosity of piled coal particles all enhanced ignition of methane/air mixtures in a hot environment, while water content and small particle size reduced ignition. For anthracite, no ignition occurred when temperatures of the heated environment were lower than the AIT of methane (595 °C), except for the 12-mm-diameter sample. Anthracite did not readily ignite methane/air mixtures and the ignition mechanism was somewhat similar to that of a burning cigarette.