国家自然科学基金项目“基于同位素指纹图谱溯源技术的矿井CO异常来源解析研究”(51974128)的研究进展

<正>1研究背景及意义煤自燃火灾是矿井生产过程中的重大灾害之一,不仅造成煤炭资源浪费,还会引起瓦斯煤尘爆炸,严重威胁着矿井的安全生产。目前,煤自然发火预测预报主要采用气体分析法,CO指标气体具有很强的规律性、敏感性和易检测性,已被广泛用于煤自然发火早期预测预报。     

煤矿瓦斯事故防治关键技术与创新成果

<正>本文在分析瓦斯事故的主要类型和发生原因的基础上，阐述了目前瓦斯事故防治的重点与难点，从瓦斯灾害预警、瓦斯高效抽采、矿井智能通风等方面，着重介绍了瓦斯防治技术的最新成果，并提出瓦斯防治技术未来的需求和发展方向。众所周知，煤矿开采过程中往往伴随着多种灾害的发生，如瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、窒息、中毒、火灾、透水、片帮、冒顶等。     

低瓦斯矿井中毒原因与防治对策

在煤炭开采过程中,瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯中毒、窒息,矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生,在这些事故中尤以瓦斯爆炸造成的损失最大,从每年全国发生的事故统计中来看,煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中,瓦斯爆炸事故,约占特大事故总数的70%左右,因此,瓦斯称为煤矿的灾害之王.     

瓦斯灾害治理新技术

在分析煤矿安全科技工作现状和趋势基础上 ,介绍了近年来我国瓦斯灾害防治技术研究取得的进展和新成果。通过“十五”科技攻关项目的研究 ,提出了瓦斯煤尘爆炸危险性评价方法 ,研究出了基于瓦斯地质、地质动力区划、电磁波探测方法的煤与瓦斯突出区域预测技术和基于AE声发射、电磁辐射和瓦斯涌出等原理的煤与瓦斯突出非接触连续预测技术 ,实验成功了高瓦斯煤层群开采保护层瓦斯灾害综合防治及顺煤层强化抽放等技术 ,开发了矿井通风系统监测、可靠性评价分析及决策控制技术。另外还分析了我国煤矿安全所面临的挑战和急需开展的科技研究工作。     

井下避险系统之自救器

自救器是入井人员在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出时防止有害气体中毒或缺氧窒息的一种随身携带的呼吸保护器具。自救器是一种体积小、重量轻、便于携带的防护个人呼吸器官的装备。其主要用途就是在井下发生火灾、瓦斯、煤尘爆炸,煤与瓦斯突出或二氧化碳突出事故时,供井下人员佩戴脱险,免于中毒或窒息死亡。     

瓦斯灾害治理新技术

瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大,矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。     

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     

防止炸药在采煤爆破过程引燃井下瓦斯爆炸的对策

据有关资料报导,我国有一半以上的煤矿都属于瓦斯矿井,有的甚至是高瓦斯矿井。在开采煤的过程中,瓦斯不断涌出并积聚到爆炸浓度界限（6％～15％）时,如遇到电火花或明火放炮就会引起瓦斯爆炸,造成矿毁人亡。为此,本文提出了相应的技术措施和对策,防止爆破引起瓦斯煤尘爆炸。     

煤炭自燃倾向性试验研究及指标气体优选

通过对新鲜煤样和氧化煤样的热解实验,研究萍乡矿业集团某煤矿煤自燃发火特性,测定实验煤样在不同热解温度下O2,N2,CO,CO2等及其他碳氢化合物的浓度,具体分析了O2,CO,CO2,CH4,C3H6浓度随温度变化特性。在实验和研究的基础上,结合指标气体选择的一般原则,讨论了用于萍乡矿业集团某煤矿预测、预报煤炭自燃发火的指标气体,对提高煤炭早期自燃预测、预报的准确度和防止矿井火灾有重要指导意义。     

煤矿井下自燃火灾的图像识别及综合判据系统

煤矿自燃火灾的早期探测及预报是保证煤炭生产安全的有效手段。目前已有的各种预测预报技术,虽对煤炭自燃火灾的防治起到一定的作用,但对于不同煤质和不同地质赋存情况下的煤矿,单一探测方法的预测精度有限,在探测的准确性和有效性方面尚不能完全满足各种类型煤矿安全生产的需要。为了提高煤炭自燃灾害早期探测的可靠性,笔者提出一种以图像识别技术为基础的煤炭自燃发火探测方法,并进一步利用信息融合技术结合其他探测方法建立一套煤矿自燃发火综合判据系统,该系统有助于提高煤炭自燃预测的准确性,对煤矿的安全生产能发挥重要作用。     

淮南矿区井下煤炭自燃火灾因素分析及防治措施

１９９０年以来,淮南矿区１１个矿井共发生自燃火灾４９起,自燃发火率平均为每百万吨习煤量０．５３次。通过对该矿区井下煤炭自燃因素和地质条件及开采中出现的自燃发火原因作了具体分析,从中找出发火规律;并对井下煤层自燃发火采取均压通风和直接灭火做了新的尝试,提出了对井下煤炭自燃防治措施。     

煤矿井下隐蔽火源反演研究

煤矿井下由于煤炭自燃引发的火灾是煤矿生产过程中一大突出灾害,一旦发生火灾将严重影响煤矿的正常生产,这不仅威胁着井下人员的生命安全,还会给国家带来巨大的经济损失。由于矿井下隐蔽火源是引发火灾的重大因素之一,所以要更好的解决煤炭自燃而引发火灾的问题,重中之重就是对煤炭自燃隐蔽火源位置的确定。只有准确的确定了火源的位置,才能有的放矢地进行灭火。本文结合煤矿井下煤炭自燃发火的特点,建立数学模型,把煤矿井下隐蔽火源位置确定问题归纳为热传导方程的寻源反问题,利用离散正则化方法求解热传导方程,克服了反演问题的不适定性,并应用matlab进行了反演数值模拟,验证了利用离散正则化反演方法的实用性,为防火、灭火采取措施提供了依据,在理论上也具有一定的研究与应用价值。     

矿井防灭火技术现状及研究进展

评述了国内外常用防灭火技术的现状,并分析了常用技术的主要优缺点;列举防灭火技术的最新研究进展,包括粉煤灰固化泡沫技术、三相泡沫技术、悬浮山砂的稠化剂技术等;介绍新技术的特点及应用情况。在防治矿井煤炭自燃的过程中,由于煤自燃特点及矿井的实际条件,单一的手段难以起到完全理想的效果,往往是多种防灭火技术综合作用的结果。     

论我国防治煤与瓦斯突出技术的发展方向

指出了我国在防治煤与瓦斯突出方面值得注意的问题,论述了突出矿井合理的采掘部署在防突中的重要作用,提出了把《四位一体》的综合防突措施发展为《五步配套》的综合防突体系;阐明了煤矿建设和生产各阶段的主要防突任务,并对完善防突预测预报体系提出了建议;强调了全面开展区域性预测预报技术的研究和加快发展利用声发射技术预测预报防突的重要意义。     

中国煤矿火灾的防治

分析了中国煤矿历年火灾与安全技术工程的关系,火灾类别、发火部位、与频率的统计;介绍了煤矿内外因火灾防治方法的沿革与发展,包括注浆、阻化剂、均压防灭火,注氮情化防火,高泡、燃油惰气灭火等的实例与成效。     

高水无机材料防灭火性能影响因素研究与实践*

为进一步揭示高水无机材料抑制煤自燃机理,将其更好地应用于煤矿防灭火领域,开展高水无机材料流动渗透性能实验与高水无机材料抑制煤堆自燃实验,研究不同水灰比和不同空隙率条件下高水无机材料浆液流动渗透规律和高水无机材料浆液煤堆自燃降温规律。结果表明:高水无机材料浆液的水灰比和煤块间的间隙宽度对其流动渗透性能有显著影响,煤堆不同径向距离处的温度均呈现出开始迅速降低、之后缓慢降低的2个降温阶段。三河尖矿防灭火工程实践应用表明水灰比28∶1的高水无机材料浆液有较好的防灭火效果。     

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。     

基于分段拟合的煤自燃指标气体优选研究*

为更加精确地得出煤自燃的临界温度并找出煤自燃各个阶段最优的指标气体,以此提高煤层自燃预测预报的准确性,选取西北某矿2号煤和3号煤典型煤样开展程序升温-气相色谱实验,采用分段直线拟合的方法,得出煤自燃过程中的耗氧速率突变点温度和氧化产物生成量激增点温度,在此基础上采用灰色关联度分析法对煤干裂温度之后的指标气体进行优选。结果表明:2号煤和3号煤的自燃临界温度分别为73.0 ℃和72.1 ℃,干裂温度分别为112.6 ℃和109.8 ℃;CO适用于2种煤样全温度下的预测预报;φ(C2H4)/φ(C2H6)和C2H4是2号煤干裂温度之后较优的预测预报指标气体;φ(C2H4)/φ(C2H6),C2H4和C2H6是3号煤干裂温度之后较优的预测预报指标气体。     

Sources of underground CO: Crushing and ambient temperature oxidation of coal

As a harmful gas in underground coal mine, CO seriously threatened the safety of miners. Currently, the spontaneous combustion of residual coal in goaf is generally considered as the main source of underground CO. CO gas is also widely used as an indicator gas in fire prediction in mines. However, high concentrations of CO are also detected in some mines without spontaneous combustion of coal. Therefore, in the paper, with four ranks of coal, we studied other two potential CO sources: crushing and oxidation at ambient temperature. The more completely crushed coal produces more CO. The concentration of generated CO is inversely proportional to moisture content in coal. Therefore, the addition of water can inhibit the generation process of CO during the crushing process of coal. Lignite with low metamorphic grade can be oxidized to produce CO at ambient temperature (25 °C), and anthracite with high coal rank can be only oxidized to produce CO at 60 °C. Infrared spectra indicated that the coal with rich aliphatic hydrocarbons and oxygen-containing functional groups are more susceptible to oxidation at room temperature. Moreover, the smaller particle size of coal is more beneficial to the oxidation at ambient temperature to generate CO. CO generation during coal oxidation is also closely related to the ventilation rate.