DQ—500型惰气灭火装置

本文提出扑灭瓦斯矿井火灾的惰气灭火装置,并介绍了该装置的工作原理,构造及其应用。研究了风油比与燃气成分的关系;阐述了风油比自控系统对保证燃气成分符合灭火要求的重要意义和作用。本文还对国内外同类灭火装置性能进行比较。通过试验表明,该装置既能扑灭矿井火灾又能抑制瓦斯爆炸,是处理瓦斯矿井火灾理想的灭火新装备。     

应用高新技术防患井下火灾

钦州矿务局从2003年起进行防灭火技术改造，引进KSS-200煤矿束管色谱监控系统及新型高分子材料防灭火阻化剂MEA-1．加入适量的高岭土泥粉．加强矿井有害气体监控及火灾隐患的预测预报工作．及时对有发火预兆的煤层进行预防性注浆．把火灾消灭在萌芽状态。 其关键技术是利用专利产品K5S-300煤矿束管色谱监控系统的多共束管探头24小时在线监测井下各点的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳气体、温度等．通过微机系统分析．掌握矿井各点有害气体和湿度的变化情况．及时发现有害气体是否超限、是否有发火预兆．及时采取措施．把矿井瓦斯和火灾等安全隐患消灭在萌芽中；同时改革防灭火方法．主要利用其有高吸水性和高保水性的新型高分子材料防灭火阻化剂MEA—1．加入适量的高岭土泥粉，对有发火预兆的地点进行预防性灌浆．提高防灭火效率。达到提高旷井防火抗灾的目的。项目实施后矿井瓦斯事故率为零．煤层发火率由原来的6次/万吨下降到0.3次/万吨以下．防灭火成本由原来的0．89元／吨下降到0.36元／吨。同时，监测系统对预防矿井瓦斯、一氧化碳等有害气体超限．防止矿井发生瓦斯等事故也起到重要的作用。     

综放孤岛工作面采空区自燃与爆炸危险区监测及数值模拟

针对高瓦斯矿井自燃煤层综放孤岛工作面开采时采空区漏风导致的采空区自燃和瓦斯爆炸灾害综合防治的技术难题,以天池煤矿102孤岛工作面为例,进行采空区自燃"三带"及爆炸危险带现场监测及数值模拟研究。监测结果表明,102工作面采空区氧气体积分数随与工作面距离增加而下降,工作面进风侧采空区氧化升温带宽度较大,工作面中部到回风侧采空区氧化升温带宽度逐渐减小。利用COMSOL软件模拟采空区风流速度场、氧气体积分数场、甲烷体积分数场和自燃"三带"分布。数值模拟结果表明,102工作面采空区进风侧切顶线20~70 m范围内氧气体积分数大于8%,风速小于0.004m/s,存在自然发火危险;工作面回风侧采空区没有自燃危险带;工作面进风端头后部采空区的自燃危险带内瓦斯体积分数也处于爆炸范围5%~15%内,此重合部分即为瓦斯爆炸危险区。     

矿井火灾严重程度评价

频发的矿井火灾造成了重大的人员伤亡和财产损失。对矿井生产安全的风险评价是提高其本质安全程度、减少事故发生的重要手段。笔者通过对矿井火灾燃烧过程与烟流在井巷里流动过程的分析,建立了矿井火灾烟流最高温度、烟流氧气浓度以及污染区域井巷烟流温度的数学模型;给出了用矿井火灾烟流污染范围、烟流中氧气浓度、烟流温度组成的矿井火灾严重程度评价模型;建立了火灾严重程度评价模型的特征线解算方法;并对一个9个分支的矿井通风网络进行了评价计算。     

分布式光纤传感瓦斯气体系统的研究

根据激光吸收光谱技术原理,瓦斯气体分子在一定的波段对光有吸收特性,使光谱具有显示瓦斯的特性,通过比较,反演出瓦斯气体在矿井中的浓度。分布式光纤传感瓦斯气体系统是利用空分复用技术,采用多个气体吸收型光纤传感器,并通过谐波检测技术对瓦斯信号进行处理。试验研究表明,该传感器的精确度和稳定性均可满足实际要求,该系统只有光纤在井下,所有的电子处理设备全部在地面,因此,安全性得到了极大的提高,适用于我国煤矿瓦斯监测预警的在线、实时的快速系统。     

矿井瓦斯与煤尘

瓦斯和煤尘事故,是煤矿生产中的重大灾害。研究预防瓦斯、煤尘事故的对策,教育职工认识瓦斯、煤尘事故的规律,具有极其重要的意义。 矿井瓦斯 矿井瓦斯是井下有害气体的总称。凡是从煤层、岩层采空区中放出的气体 以及生产过程中产生的各种气体,统称为矿井瓦斯。组成矿井瓦斯的气体有;沼气(甲烷)、二氧化碳、氮,还有少量的乙烷、乙烯、氢、一氧化碳、硫化氢和二氧化硫等。由于矿井瓦斯中沼气约占80～90%,因此,煤矿职工习惯把沼气叫做瓦斯。 沼气无色、无臭、无味,比空气轻,本身无毒性。但是,当空气中沼气的体积浓度达43%时;空气中的氧含量下…     

基于FTA的矿井监控预警诊断知识表示及推理机制

当前的矿井监测监控系统给出的预警结果只能反映传感器所在位置的参数变化,并不能依此判断传感器所在位置就是故障源。研究矿井监控预警诊断专家系统,通过建立矿井通风系统故障树设计面向故障树的基于框架与规则的混合知识表示方法,利用框架中诊断规则的推理确定故障传播关系,找到故障源。设计了矿井监控预警诊断推理机制,利用监控系统对灾变时期的火灾和瓦斯大量涌出以及正常生产时期矿井中的活塞效应、巷道风阻变化、通风构筑物故障、爆破、通风动力故障以及自然风压变化进行故障诊断推理分析,给出监控预警诊断故障源分析界面,为管理人员对矿井正常生产和灾变时期的故障处理提供依据。     

矿井瓦斯液相催化氧化制甲醇的理论初探

提出了以瓦斯气中的氧气作为氧化剂,选用适当的催化剂对瓦斯气中的甲烷进行直接催化氧化合成甲醇的研究思路。从甲烷液相催化氧化反应机理入手,围绕着矿井瓦斯部分氧化制甲醇的热力学、甲烷液相部分氧化制甲醇的研究基础、瓦斯中氮气的防爆惰化作用及构建的实验系统几个方面对矿井瓦斯液相催化氧化制甲醇的可行性进行了探讨。     

孔隙率和风速对上覆采空区煤自燃的影响研究

为探究孔隙率和风速对上覆采空区煤自燃的影响,以某矿井的综采工作面为研究对象,运用Fluent软件进行数值模拟,建立了矿井U型工作面立体模型和采空区内多孔介质的渗流场数学模型,得到了上覆采空区氧气浓度和瓦斯浓度的分布状况。当孔隙率恒定时,随着风速增大,下覆采空区和上覆采空区的散热带和氧化带的面积增大,上覆采空区遗煤的二次氧化造成煤自燃倾向增大,对采空区深部的氧浓度和自燃发火的影响较小,对回风巷道上隅角的瓦斯浓度影响较大;当风速大小恒定时,随着孔隙率增大,上覆采空区和下覆采空区漏风区域面积的增加小于风速对其的影响,上覆采空区遗煤自燃发火的几率相对较小。该研究对采空区遗煤火灾和瓦斯超限防治具有重要意义。     

基于FDS的木成涧煤矿井下火灾数值模拟

针对矿井火灾逃生困难的问题,本文以木成涧煤矿矿井为背景,利用FDS软件建立其通风系统的三维模型,通过在巷道安装探测器来检测温度分布和烟雾浓度的方法来检测火灾情况下烟气的蔓延、能见度以及火灾温度的分布,通过对FDS模拟结果进行分析,得到了烟气、能见度、温度随时间的变化规律,确定火灾对人员逃生的主要影响因素,为矿井火灾时人员逃生提供参考依据。     

基于灰色-物元模型的煤矿瓦斯爆炸风险评估

为了明确风险因素间的作用路径并提出科学可行的瓦斯爆炸灾害风险评估方法,首先基于3类危险源理论梳理分析以往典型瓦斯爆炸案例,识别并提取14个影响因素;然后通过集成灰色系统理论和物元可拓模型,构建灰色-物元评估模型;最后以山西省某煤矿的实际调研数据为例,计算各影响因素的权重和关联函数,梳理风险因素致灾的逻辑关系,得出该矿井2个具体工作面的瓦斯爆炸风险等级。研究表明:1号工作面中的平均瓦斯涌出量、煤尘爆炸指数、采掘机械化水平与2号工作面中的瓦斯体积分数均处于较不安全级别,2个工作面的综合风险等级分别为一般安全与较安全级别。     

多元可燃性混合气体临界氧浓度的测定

可燃性气体(蒸气)的临界氧浓度目前只限于对单元气体混合物的研究,且影响因素较少提及。通过实验测定了人工煤气、液化石油气的爆炸极限和临界氧浓度,对可燃性气体(蒸气)临界氧浓度的影响因素进行了研究,所测定的数据为煤气、液化石油气的安全防爆工作提供了依据。     

瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究*

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制，利用Fluent模拟软件，结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况，在构建三维数学物理模型的基础上，开展不同瓦斯积聚量（56.52，113.04，169.56，226.08 m3）和不同爆炸距离（20，30，50，70 m）条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加，均呈线性关系，瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa，小于风机破坏荷载0.306 MPa；考虑安全系数前提下，当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机；在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上，分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响，由模拟结果可知，风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低，均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。     

基于设备网(DeviceNet)总线技术的矿井瓦斯传感器的设计

介绍瓦斯传感器的国内外研究现状,给出以设备网(DeviceNet)总线构成的瓦斯传感器检测网络结构。简要分析了DeviceNet总线协议特点以及其关键技术,提出具有DeviceNet总线规范的矿井瓦斯传感器的设计及实现方案。硬件电路主要由信号调理电路、数字信号处理器,以及能实现DeviceNet网络通信的接口电路构成,用对象建模的方法构建了矿井瓦斯传感器的对象模型,并用模块化编程技术实现了矿井瓦斯传感器作为一个网络从设备的应用层的软件设计。该传感器作为从设备和带有PCI-CAN网卡的计算机组成主/从连接网络,能对多个矿井瓦斯传感器的数据实现远距离的控制。     

矿井瓦斯煤尘爆炸传播数值模拟研究

基于连续相、燃烧、颗粒相数理方程建立瓦斯煤尘爆炸传播数理模型,并应用连续相、颗粒相计算方法,依据大型巷道瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸传播实验数据,借助普遍应用的流场模拟平台,成功开发瓦斯、煤尘爆炸数值模拟系统。该系统可有效地模拟煤矿瓦斯、煤尘的爆炸事故过程,对瓦斯爆炸的爆燃转爆轰、煤尘是否参与爆炸、爆炸冲击传播速度、衰减规律以及爆炸灾害的波及范围都能进行较准确的模拟。     

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。     

基于分形学的瓦斯爆炸事故时序数据分析模型及应用

针对煤矿瓦斯爆炸灾害子系统的复杂非线性动力学特性,以南方某省1958—2007年的煤矿瓦斯爆炸事故发生数构建时间序列,应用霍斯特时间序列数据的标度行为,提出瓦斯爆炸时间序列的重标极差分析(R/S分析)方法。结果表明:瓦斯爆炸时间序列的霍斯特指数为0.550 2,分形维数为1.449 8,其分式布朗运动轨迹表现出一定的持久性和非高斯性。为诊断瓦斯爆炸事故时间序列变异年份,对时间序列进行分段R/S分析,获得变异年份为1974年,以1974年为分界点构成2个时间序列,霍斯特指数分别为0.589 1和0.697 5,分形维数为1.410 9和1.302 5,与煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的持久性趋势一致。煤矿瓦斯爆炸事故时间序列看似无序却蕴藏规律,反映了系统的动力学变化特征,R/S分析方法可以描述煤矿瓦斯爆炸事故时间序列的动力学特征。     

关于HS矿井阻燃抑爆系统在我国煤矿应用的探讨

矿井瓦斯爆炸是煤矿井下一种极其严重的灾害,我国在防止瓦斯爆炸事故范围扩大的措施中,多采用巷道安装隔爆岩粉棚或隔爆水棚等被动隔爆措施,而HS矿井阻燃抑爆系统是一种主动抑爆防火系统.通过介绍HS矿井阻燃抑爆系统的原理、结构及特点,分析实例矿井中采掘工作面可能出现瓦斯爆炸的地点,根据爆炸地点确定HS矿井阻燃抑爆系统的井下安装位置,得出我国煤矿推广使用HS矿井阻燃抑爆系统后的优点.     

不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下爆炸传播规律研究

为了探究不同含水率煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律,利用自行搭建的直管瓦斯爆炸诱导煤尘二次爆炸实验系统,从冲击波压力和火焰传播速度2个方面,研究了不同含水率沉积煤尘在瓦斯爆炸诱导下的爆炸传播规律和原因。研究结果表明:当煤尘含水率小于40%时,管道内沉积煤尘会在瓦斯爆炸诱导下产生二次爆炸,同时沉积煤尘总量一定时,沉积煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值和火焰传播速度随着煤尘含水率的增加先增大后减小;当沉积煤尘含水率为20% 时,煤尘二次爆炸产生的冲击波超压峰值、火焰传播速度峰值达到最大值,分别为1.657 MPa和468.060 m/s;当沉积煤尘含水率大于40%时,沉积煤尘无法产生二次爆炸,此时爆炸产生的威力小于单一瓦斯爆炸,火焰传播速度衰减较无煤尘的瓦斯爆炸更快,沉积煤尘起到抑制瓦斯爆炸传播的作用。研究结果可以为防治煤尘二次爆炸提供理论依据。     

氢氩混合气（5%∶95%）在空气中可爆性实验研究

为研究氢氩混合气（5%∶95%）在空气中爆炸时所对应氢、氧极限含量,按照爆炸性测试标准EN 1839—2017,测试氢氩混合气在与空气的总混合气体中不同占比时的可爆性。研究结果表明:氢氩混合气（5%∶95%）在总混合气体中体积分数为76.018%~86.029%时,总混和气体具有爆炸危险性,与之对应能够发生爆炸的最低氢气体积分数为3.8%,最低氧气体积分数为2.93%,不具有爆炸性的最高氧含量为2.72%,该值较ISO 10156—2017《气体和气体混合物-气瓶阀口选择用潜在燃烧性和氧化能力的测定》中规定的极限氧含量低,研究结果可为氢氩气与空气的混合气体爆炸事故预防提供新的参考。