基于正交试验-多元回归的煤矿瓦斯涌出量预测

为了快速准确地预测工作面瓦斯涌出量,简化瓦斯涌出量预测建模过程,将正交设计方法与多元回归分析相结合提出了简化的预测模型,并针对实际矿井数据进行应用.结果表明,结合正交设计中的极差和方差分析可以有效剔除对瓦斯涌出量影响不显著的因素,该剔除结果与SPSS软件显著性分析结果一致,利用SPSS软件对剩余的瓦斯涌出量影响因素进行多元回归分析得到相应的回归模型,经检验其预测结果相对误差平均值为1.76％,回归模型具有较高的精确度,可为煤矿瓦斯涌出量预测工作提供一定的参考.     

加大加强通风量对防止煤矿瓦斯爆炸的副作用

分析产生瓦斯爆炸的基本条件,指出在绝对瓦斯涌出量为5～75m3/min或更大的轻度瓦斯突出的异常情况下,风筒送入的风与突出的瓦斯混合,会在较长巷道内形成大量的瓦斯浓度处于爆炸上限与下限之间的可爆混气.风量越大,形成的可爆混气体积越大,如400m3/min的风量在2 min内就可形成≥842 m3的可爆混气.遇火源可发生强烈的爆炸甚至爆轰,造成较大的伤亡甚至整个矿井内大部分人员死亡.这表明,加大加强的风量对防止煤矿瓦斯爆炸起副(反)作用.这种副作用已在试验巷道用天然气爆炸试验中得到证明.目前煤炭界采取的各种措施不能有效地消除加大加强风量引起的副(反)作用.提出了2种消除副作用的措施,即瓦斯传感器断电与复电方法和抽吸方法,并经试验证明是有效的.     

采空区瓦斯涌出源位置对瓦斯浓度及自燃带分布的影响

利用Fluent软件,对采空区瓦斯为采空区整个区域涌出和上、下临近层及底板遗煤处同时涌出两种情况下的流场进行了数值模拟,并分析了采空区瓦斯体积分数及自燃带分布规律。结果表明:当采空区整个区域瓦斯涌出时,采空区瓦斯体积分数由底板到顶板垂直方向上呈逐渐升高的趋势;当上、下临近层及底板遗煤处瓦斯同时涌出时,采空区瓦斯体积分数在靠近底板和顶板位置处较高,中间区域处较低。与采空区整个区域瓦斯涌出相比,当上、下临近层及底板遗煤处瓦斯同时涌出时,在采空区底板处,自燃带更靠近工作面;在采空区底板和顶板中间位置处,自燃带远离工作面;在采空区顶板处,自燃带位置几乎没有变化。     

斌郎煤矿401采区预抽瓦斯试验及治理利用建议

基于斌郎煤矿401采区瓦斯地质情况,参照相关规范计算并预测了采区瓦斯储量和瓦斯涌出量,预测值分别为15.08 Mm3和7.84 m3/min,以此为依据初步分析确定了该采区抽采瓦斯的必要性与可行性。为进一步掌握煤层预抽瓦斯的可行性,在401采区北端沿内连煤层掘进1条长度为309 m的瓦斯专用巷道。通过在±0西北大巷实施穿层钻孔和在采区内连煤层掘煤巷道实施顺层钻孔2种钻采方式,进行了采区瓦斯预抽试验。试验共实施了6个穿层孔和6个顺层孔,临孔间距分别为6 m和5 m,测得12个孔的平均单孔瓦斯流量和平均瓦斯体积分数分别为0.091 m3/min和47%,获得了较好的瓦斯预抽效果。综合分析采区瓦斯主要参数的预测结果和瓦斯预抽试验数据,提出了"以首先开采外连煤层并同时抽采内连煤层的卸压瓦斯为主,必要时预先抽采煤层瓦斯和围岩裂隙中瓦斯"的采区瓦斯治理方案和将U型通风变更为Y型通风的建议。参考相似矿井的瓦斯利用经验对瓦斯发电的投入及产出进行了预算和评估,将发电机功率初步确定为500 kW。     

等离子体辅助CuO/γ-Al2O3催化剂制备及催化乏风瓦斯燃烧性能

为探究不同制备工艺对Cu基催化剂催化乏风瓦斯燃烧性能的影响,采用常规过量浸渍法和等离子体辅助浸渍法分别制备CuO/γ-Al₂O₃催化剂和CuO/γ-Al₂O₃-P催化剂,并利用固定床反应器评价催化剂催化乏风瓦斯燃烧的活性,结合X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征结果,分析Cu负载量及改性工艺对催化剂催化乏风瓦斯燃烧性能的影响。结果表明,对于普通浸渍法制备的催化剂,Cu负载量为7%时催化活性最强。对于等离子体辅助浸渍法制备的催化剂,焙烧后等离子体处理的改性方式更利于改善催化剂活性,且催化活性随放电电压增加而增强。但放电电压超过45 kV时,过强的能量轰击致使部分活性组分从催化剂载体表面脱落,将导致催化剂的活性减弱。     

Ⅱ824^—2综放工作面瓦斯综合治理试验研究

通过对淮北芦岭矿Ⅱ824^-2综放工作面瓦斯综合治理的试验研究，摸索出了高瓦斯综放工作面瓦斯治理的有效方法，取得了较好的瓦斯抽放和通风排放效果。     

煤体瓦斯放散特性电场响应研究

针对含瓦斯煤放散特性的电场响应,对不同煤阶的煤样施加不同静电压,测试其放散初速度,结果表明,静电场具有提高瓦斯放散初速度的作用,受其影响程度由大到小为烟煤(YM)构造煤、烟煤(YM)非构造煤、无烟煤(WYM)非构造煤、无烟煤(WYM)构造煤。这一现象符合不同煤级自由基浓度的分布规律,利用灰色关联分析法验证了静电场是通过影响煤岩组分中固定碳来宏观改变瓦斯放散速度,分析其影响机理,静电场下煤与瓦斯分子发生极化,增加了吸附势阱深度,计算静电压下煤表面能的变化,即电压升高,煤表面能降低值增大,两者都使得煤表面吸附更多瓦斯,提高了瓦斯放散时的瞬时瓦斯压力梯度,从而促使瓦斯放散初速度加快。     

矿井乏风通入燃煤锅炉混烧的最佳配伍参数研究*

为优化矿井乏风通入燃煤锅炉的配伍参数,采用Design-Expert软件的响应面分析法,以燃煤锅炉的主燃区顶端水平面平均温度和燃尽区顶端水平面的NO平均浓度为评价指标,按照3因素3水平正交组合设计试验方法,研究乏风中甲烷体积分数、燃尽风风率以及锅炉负荷的不同配伍比例对燃煤锅炉的变化影响,并建立3个因素的评价指标数学模型,分析各因素的主次关系和因素间交互作用大小,使得锅炉中煤粉放热量和氮氧化物的生成量均达到理想水平。研究结果表明:单因素中燃尽风风率对温度的影响最大,锅炉负荷对NO生成影响最大,交互作用下燃尽风风率与锅炉负荷对温度的影响和对NO浓度的影响均最显著。最优配伍参数为:乏风中甲烷浓度0.25%、燃尽风风率33.51%、锅炉负荷564.11 MW,在此参数下的温度响应值为1 691.41、NO浓度响应值为0.000 315 89。在最优参数下得到的预测值与试验值的误差在允许范围内,即吻合度较好,可为四角切圆锅炉掺烧矿井乏风提供参考。     

矿井反风时期网域系统瓦斯运移仿真

为了解矿井反风时期矿井系统网域中瓦斯运移及其体积分数分布的变动,以九里山矿井为实例,运用TF1M3D进行仿真分析。根据反风时采空区瓦斯分布换向变化和涌出处在最低值期的特征,指出反风后系统瓦斯涌出源主要来自采煤工作面。模拟得到反风时期工作面瓦斯体积分数的变化规律是,在实施全矿反风后,工作面回风道的瓦斯重新回流至工作面,与工作面内涌出的瓦斯重复叠加形成体积分数高峰瓦斯风流,致使反风后原来进风巷中回风流瓦斯体积分数增高;反风刚开始时瓦斯体积分数陡增,待峰值过后,瓦斯体积分数逐渐呈阶梯式降低。模拟结果反映出反风时采煤工作面中回流瓦斯与涌出瓦斯形成二次叠加的存在性,而所产生的瓦斯体积分数高峰值与矿井回风网络系统的结构有关。高峰瓦斯风流影响矿井反风过程的安全性,因此不但应连续检测工作面的瓦斯体积分数变化,更应提前做好应对措施和技术预案。     

风帘长度对采空区瓦斯体积分数及自燃“三带”分布的影响

采用Fluent软件,对工作面进风侧无风帘、风帘长度20 m、30m、40m四种情况下的采空区流场进行了数值模拟,分析了不同风帘长度下采空区瓦斯和自燃“三带”的分布情况.结果表明:随风帘长度增加,采空区瓦斯爆炸范围虽变化不明显,但距工作面越来越近;采空区自燃带逐渐向工作面靠近,能使窒息带在采空区走向方向上变宽,覆盖原本位于采空区自燃带中后部(靠近窒息带)的高温点,降低采空区自燃发火的危险性.     

矿井通风热阻力数值模拟研究

矿井风流流经井下热水、干热岩、火灾地点等局部高温区域时,风流吸收热量使其内能增加,高温风流在巷道内流动时会产生热阻力。针对如何确定井下风流加热流动时巷道内热阻力的实测范围这一问题,通过理论推导与数值模拟的方法对巷道内热阻力分布情况进行分析。由压力场的模拟结果得出风流加热流动时,所产生的热阻力不仅存在于加热区,高温风流向加热区下风侧流动时热阻力仍然存在。模拟结果表明:对于水平等截面管道,风流流经加热区时,风流速压增加,加热区内风流的静压降幅大于全压降幅;流出加热区的风流向管道出口处流动时,高温风流不断克服阻力做功,并与管道内的新鲜风流、壁面进行热交换,风流温度逐渐下降,当测定区间为加热区入口至模拟管道出口时,风流的静压降幅与全压降幅近似相等。研究结果对井下巷道、隧道及实际工程应用中热阻力的分析与研究都具有重要价值。     

Dynamic pressure induced by a methane–air explosion in a coal mine

The hazardous effect of dynamic pressure and strong gas flows induced by a methane–air mixture explosion in underground coal mines is studied. The dynamic pressure effect of a methane–air explosion was analyzed by numerical simulation, in a duct and tunnel. Compared to the overpressure generated by an explosion that can act on a body, the dynamic pressure caused by the high-speed flow of the gaseous combustion products can cause serious damage as well. At the structural opening of a coal mine, the destruction caused by the dynamic pressure induced by a methane–air explosion is more serious than the overpressure. For a tube or tunnel partially filled by a methane–air mixture, the dynamic pressure is lower than the overpressure in the region occupied by the flammable mixture. Beyond the premixed region, the dynamic pressure is of the same order of magnitude as the overpressure.     

Co-utilization of two coal mine residues: Non-catalytic deoxygenation of coal mine methane over coal gangue

The deoxygenation of coal mine methane (CMM) is a necessary process for concentrating methane by pressure-swing adsorption technology. Removal of oxygen in CMM by the reaction between oxygen and carbon in coal gangue is a novel solution for simultaneously utilizing two kinds of byproducts of coal mine, CMM and coal gangue. Process conditions for the deoxygenation of CMM were investigated systematically by using a fixed-bed reactor. The results show that higher temperature and lower gas flow rate not only decreased the residual oxygen concentration in the outlet gas but also increased the methane loss, and that the particle size of gangue did not influence deoxygenation within the experimental conditions used. Under optimal conditions (650 °C and 250 mL/min), there was no residual oxygen in the outlet gas and the methane concentration decreased by less than 0.5 mol%. XRD results show that coal gangue was activated during deoxygenation, and that activated gangue was suitable for utilization as a main component in cementitious materials.     

矿井通风系统风流控制的改进算法

介绍了矿井通风系统风流控制的基本数学模型和计算方法,指出了常规计算方法的不足,提出了一种能够避免大量矩阵运算、适用于实际通风网络的新算法,程序简单,计算时间省,并结合实例阐述了算法原理。     

细水煤矿特大瓦斯爆炸事故的处理与分析

本文介绍了朔州市平鲁区细水煤矿2005年3月19日特大瓦斯爆炸事故的发生、处理经过,通过对事故现场的调查和分析,找出了爆炸的原因,并进一步分析了相邻两矿井存在角联通风网络的弊端,为处理类似特大瓦斯事故提供了许多宝贵的经验,是一起科学抢险的典范.     

表面活性剂在甲烷氧化菌降解煤体甲烷中的适用性研究

甲烷氧化菌液在进入煤储层后会产生较高的毛管压力,且随着甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的进行,毛管压力逐渐增大,容易引起水锁伤害。采取向甲烷氧化菌菌液加入复配表面活性剂以期减缓菌液造成的水锁伤害,通过测试所选表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（CDEA）对菌液表面张力的降低程度来了解表面活性剂与菌液的配伍比例,并对含复配表面活性剂的甲烷氧化菌对煤层甲烷的降解进行研究。研究结果表明:表面活性剂与菌液最佳配伍比例为SDBS∶CDEA为1∶4,最佳配伍浓度为0.5％,且表面活性剂在菌液中稳定性较好;菌液中添加复配表活剂20 mL,在混合气体压力为2 MPa、氧浓度为 1％、温度为 30 ℃时,添加复配表面活剂菌液的甲烷最终降解率为51.65％,比未添加复配表面活剂菌液高出11％左右。因此,向甲烷氧化菌菌液中添加复配表面活性剂具有很好的适用性。     

矿井通风系统优化调节研究

采用"征求专家评议法"和"相对重要性序列法"确定矿井通风系统的评价指标及其权值,并用多级模糊综合评判法对初拟的矿井通风系统改造方案进行解算,按照最大隶属度法确定最优解,找出最优的矿井通风系统改造方案.为便于分析计算,开发了相应的计算机应用程序,实现了智能化、系统化、信息化矿井通风管理,并以协庄煤矿为例进行了实际应用.     

矿井通风阻力测定结果分析与对策措施

以威远县三强煤矿为例,系统地介绍了煤矿通风阻力测定方法、测点布置和测定路线选择,根据测定结果对矿井通风系统进行了合理结果分析,并提出了降低通风阻力的对策措施。为减少风压损失、降低通风电耗、减少通风费用和保证矿井安全生产提供了科学的理论依据。     

煤矿通风安全仪器、仪表的校准

通过对通风安全仪器,仪表日常校准这项工作,围绕计量人员业务素质,加强技术管理和计量管理,进行技术攻关等方面进行了全面论述,以确保安全仪器仪表量值传递的准确可靠,为煤矿安全生产提供依据。