基于能位测定和示踪检测法的地下煤火漏风状态研究

应用能位测定法和示踪检测技术联合检测了鸡西老二井火区地下漏风状态。通过测试计算相对总压值得出了火区范围内井巷系统与采空区的风流关系,进而定性确定了火区内老二井与胜利井之间存在的可能漏风路径。在此基础上,利用瞬时释放示踪气体法确定了胜利井和老二井间的漏风方向和漏风速度,计算得出了火区下采空区内平均直线漏风风速为0.13m/s,漏风量为776m3/min。研究结果为矿区采取针对性的防灭火措施提供依据,并为同类问题的解决提供参考。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

煤火裂隙区CO_2排放通量观测装置的开发与应用

煤田自燃中的CO2排放是碳排放的重要组成部分。对煤火区CO2排放的观测研究有助于准确估算煤炭烧失量和温室气体排放量。以空气动力学理论为基础,开发了针对CO2排放监测的环境数据实时采集系统,用于采集CO2浓度以及不同高度的气温和风速等环境参数,最终估算CO2排放通量。所研制的系统在内蒙古典型煤火裂隙区现场进行了实验观测。结果表明,在煤火裂隙区CO2排放通量观测研究中,根据通量估算模型开发的低成本移动式在线观测装置具有同时采集多种环境参数的特性,工作稳定,结果合理,弥补了目前观测方法和设备中的不足,具有一定的实用价值。     

煤田火区温室气体通量测量方法研究进展

为提高煤田火区温室气体通量测量的准确性,科学制定温室气区减排措施,笔者对国内外煤田火区温室气体测量方法进行梳理,对比分析各种测量方法的原理、优缺点和适用范围等,提出测量方法存在的问题及以后的研究方向。研究表明:目前所用的测量方法存在测量精度低、连续性差、假设理想化等缺陷,检测设备的改进应朝着能适应当地地表高温环境并能实现连续监测的方向发展,测量方法应更注重和新技术的结合。     

地下煤火分布及探测技术现状研究

基于对国内外地下煤火形势的研究,分析了国内外煤火的分布现状及原因,探讨了不同煤火探测技术的优缺点及适用范围。结果表明:我国煤火主要分布在北纬35°～45°地区,全球煤火重灾区主要位于在北纬25°～55°地区之间。该现象主要与煤质变质程度、开采强度以及气候条件相关。经过对现有技术的深入调查与分析,得出煤火探测技术设备在精度和抗干扰方面需要加强。因此,了解煤火的分布及探测技术,对煤火的研究防治具有重要意义。     

贺兰山北段羊氟中毒区氟污染研究

宁夏贺兰山煤炭开采和煤层自燃已有300多年历史,该区近30年来开采强度加大,自燃程度趋重。本工作深入调查和系统测试了该区地表土和牧草等共计137件样品中的氟含量,结果显示:地表土中氟含量总均值为707±126μg/g,显著高于当地氟背景值;牧草氟含量为218±42μg/g,表明羊氟中毒可能与地表土及牧草高氟息息相关。地表土中硫酸盐均值为1771±130μg/g,而p H均值为5. 92±0. 82,与当地背景值相比,该区硫酸盐含量显著偏高,酸性明显较强。研究表明,贺兰山北段地表土存在酸污染及硫酸盐污染,并伴随氟污染,可能源于该区域采煤、用煤及煤层自燃历史悠久,导致氟化物、酸性硫酸盐沉降并存,随之污染牧草,进而引发羊氟中毒。     

国家自然科学基金“煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究”(51874313)研究进展

煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究,是中国矿业大学(北京)承担的国家自然科学基金项目。课题成果可为地下煤火自燃的早期识别、煤火治理与综合利用以及火区生态恢复提供重要的理论和实验基础。