水泥基泡沫形成机理及抑制煤堆自燃试验研究

煤炭开采面临煤自然发火等灾害的严重威胁,在分析现有防灭火技术特征的基础上,制备了1种水泥基泡沫材料。探讨了水泥基泡沫形成机理,包括水基泡沫与浆液扰流混合发泡,表面活性剂增加颗粒疏水性及颗粒稳定泡沫液膜,液膜中水泥、粉煤灰颗粒水化反应及促凝剂加速凝结固化。搭建了小型抑制煤堆自燃试验平台,开展了煤堆自燃温升变化及黄泥浆、无机凝胶、阻化泡沫、水泥基泡沫等防灭火介质降温效果试验,结果表明:水泥基泡沫具有向上堆积的能力,能对高温煤颗粒进行覆盖、包裹,并具有较好的热稳定性,总体降温性能最佳;压注后,监测时间0~900 s内,径向距离为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5 m处温度分别从376.98,376.00,374.38,372.14,369.27 ℃下降到21,26,29,35,42 ℃。     

“U+I”型采煤工作面瓦斯抽采与浮煤自燃耦合研究

为了研究“U+I”型工作面进风量和顶板巷抽采负压对工作面瓦斯浓度与采空区氧化带宽度的影响,协调瓦斯抽采和浮煤自燃之间的关系。以2306综放面为工程背景,基于“U”型冒落岩层孔隙率分布公式和流体通用控制方程建立采空区数值模拟解算模型。采用CFD软件对不同进风量、不同抽采负压下的工作面瓦斯浓度和采空区氧化带宽度进行模拟,结果表明:随着工作面风量的增加,工作面和顶板巷瓦斯浓度减小,但工作面处浓度减幅逐渐变小而顶板巷浓度减幅几乎不变;提高顶板巷抽采负压,对减少工作面瓦斯浓度效果明显,顶板巷自身瓦斯浓度先增加再减小,采空区进风侧氧化带宽度变窄,回风侧和采空区中部氧化带宽度增加,总体上增加了采空区浮煤自燃的危险性但影响程度有限。     

彩虹粉引燃危险性实验研究

为了研究彩虹粉引燃危险性,应用固体燃烧速率试验仪初步甄别了彩虹粉传播燃烧能力,发现堆垛状彩虹粉固体火焰传播危险性较低;采用粉尘爆炸筛选装置,判定彩虹粉具有爆炸性;应用最小点火能测定装置测定彩虹粉粉尘云的最小点火能在24~60 mJ之间,最优爆炸浓度为1 167 g/m3;应用快速筛选量热仪测试,彩虹粉在227℃开始分解;固体自燃点测试仪显示彩虹粉在250℃附近会发生自燃。向彩虹粉内添加不同比例相近粒径分布的食用盐粉体进行抑爆研究,结果证明食用盐对彩虹粉具有明显的抑爆效果。     

采空区不同瓦斯抽采方法与自燃合理平衡的数值模拟

为了研究和解决西铭矿在生产中由于瓦斯抽采方法的不同可能引起采空区自燃以及瓦斯爆炸等重大安全隐患问题,构建了高位巷、埋管和高低位钻孔瓦斯抽采方法下的非均质多孔介质三维模型。利用非线性渗流定律、通用控制方程和自定义的函数进行解算,结果表明:高位巷、高低位钻孔抽采流量与抽采氧气浓度近似呈正比函数关系,埋管抽采流量与氧化带宽度呈指数函数关系;高位巷、高低位钻孔随着抽采流量的增加抽采效率反而降低,抽采总量增加,埋管抽采位置在距工作面35m处、抽采流量为20m3/min能很好解决上隅角瓦斯超限问题。根据模拟结论:采用立体联合瓦斯抽采方法既能满足抽采要求又能有效控制采空区自燃现象。     

氧化速度对硫化矿石堆积体温度场变化影响的数值模拟方法研究

基于绝热温升模型和有限元数值计算方法,确定硫化矿石堆积体自燃预测指标,研究氧化速度对硫化矿石堆积体温度场的影响,建立硫化矿石堆积体温度场数值模型。计算结果表明,硫化矿石的氧化速度受到多重因素影响,通过调整参数m值反映堆积体中矿料氧化速度的快慢。随着m值的增大,氧化速度增大,堆积过程中以及后期堆放早期的最高温度值显著升高,而在堆放后期整体温度分布基本相同;其形心点的最高温度也增大,堆放后期该点温度值基本保持不变。     

生物质露天焚烧及家庭燃用的多环芳烃排放特征研究

农村地区生物质燃烧排放是大气多环芳烃(PAHs)的重要来源之一.本研究利用建立的烟尘罩稀释通道采样系统,对我国典型的生物质燃烧方式—水稻、玉米、花生、大豆秸秆的家庭炉灶燃烧,并对水稻、玉米、花生秸秆以及荔枝树、大叶榕、小叶榕等落叶的露天焚烧进行实验室模拟,实测了秸秆野外焚烧、落叶野外焚烧、秸秆炉灶燃烧等3种典型生物质燃烧类型排放的气相及颗粒相PAHs的排放因子.结果表明,本研究生物质露天焚烧PAHs排放因子高于大部分已有实验结果,秸秆炉灶燃烧PAHs排放因子亦高于大部分排放清单采用值.3类燃料燃烧排放PAHs的谱分布相近,均以中低环PAHs为主,中高环(4~6环)PAHs比例为22.2%~28.8%.采用某单一数值作为某类源PAHs特征比的取值,并将其运用于大气PAHs的来源解析可能会造成偏差.     

三种农作物秸秆燃烧颗粒态多环芳烃排放特征

收集3种农作物秸秆玉米,水稻和小麦露天燃烧排放的颗粒物样品,并利用气相色谱-质谱(GC-MS)对样品中的34种多环芳烃(PAHs)进行分析,研究颗粒态PAHs的排放因子及可用于源解析的诊断参数.结果表明,3种秸秆燃烧总PAHs的排放因子为644.18~1798.13μg/kg;其中4环PAHs在秸秆燃烧样品中含量最高,约占38.8%~58.8%,6环PAHs所占比例相对较小,约占5.72%~15.17%.PAHs中部分单体具有相对较强致癌性,对环境和人体健康的影响不可忽视.首次检测分子量为300的高分子多环芳烃二苯并[a,e]荧蒽.在玉米、水稻和小麦秸秆燃烧排放颗粒物中的排放因子分别为6.70,2.77和2.92μg/kg.此外,研究发现BaP/BghiP, Phe/Phe+Ant和Flu/(Flu + Pyr)比值可以作为较好的区分秸秆燃烧与其他来源的诊断参数.     

利用CALPUFF对安徽和河南秸秆焚烧的模拟与研究

秸秆焚烧会产生大量的颗粒物(PM)、氮氧化物、有机碳、苯以及多环芳烃等污染物,不仅影响空气质量,危害人体健康,而且大大降低能见度,对交通运输构成威胁. 针对安徽和河南2009年6月严重的秸秆焚烧现象,对CALPUFF模拟系统和FEPS模型进行重新编译与整合,对空气动力学直径小于10 μm的颗粒物(PM₁₀)进行扩散模拟,得到逐时ρ(PM₁₀₎的烟羽扩散,并对模拟结果进行分析. 结果表明,秸秆焚烧过程中焚烧点附近的ρ(PM₁₀₎较大,研究区域内部分区域的日均ρ(PM₁₀₎大于我国二级标准(150 μg/m3)甚至三级标准(350 μg/m3). 如果考虑二次粒子,其影响程度会更加严重.      

森林可燃物可持续管理技术理论与研究

实现森林可燃物可持续管理是减少和控制森林火灾的基础。本文介绍了基于可物管理的防火林带和计划火烧的预防和控制森林火灾方法。     

综放开采采空区煤炭自燃特征及其控制研究

针对7201综放面煤层易自燃、回采过程中存在工作面过断层、工作面面长加大接面等影响正常回采速度的现实条件,在理论分析和实验研究基础上,确定了高温热源的位置,及时采取了优化配备工作面风量、顶板走向长钻孔压注阻化液、设置隔漏风墙、气雾阻化及煤柱预注阻化液等综合防治煤炭自燃措施,有效抑制了工作面采空区煤炭自燃,实现了易自燃煤层综放安全开采。研究结果对类似条件的综放安全开采有现实指导价值。