基于热棒防灭火技术的煤自燃区域热迁移特征

为进一步掌握煤自燃蓄热区域的热迁移特征,系统论述煤自燃热棒防灭火技术原理、治理流程和工艺方法,基于自行设计的煤堆-热棒实验测试平台,分析煤堆-热棒-空气系统热阻网络,研究热棒作用下煤堆内部热量迁移行为及效果评估参数。研究结果表明:热棒的强化散热特性能够持续加快煤堆内部热量散失,煤堆-热棒-空气系统的总热阻是4.193 7℃/W,热棒工作167 h的散热量为3.30 MJ,煤堆温度最大降幅达到33.2℃,降温率为39.6%。实验条件下热棒对煤堆的有效降温半径为0.37 m,煤堆内各测点温度均被控制在自燃临界温度范围以内,煤堆因自燃引起的温度升高过程受到显著抑制,煤堆氧化升温速率被削弱。随着离热棒边缘距离增大,热棒对煤堆内部温度场的分布影响逐渐减小。工业试验现场地面以下0.40 m和1.70 m这2根热棒安装部位处的温度均在75℃以下,煤自燃受到明显抑制。热棒对于煤自燃高温区域的降温优势明显,对于煤自燃防治工程来说,根据煤自燃灾害"防—控—灭"分区综合治理思想合理设计热棒防灭火技术方案,防止复燃,能够最大限度地提高煤自燃治理工程的有效性和经济性。     

基于热棒降温技术的自燃煤堆热迁移行为数值模拟

为研究热棒作用下煤堆内部传热行为特征及冷却效果,在物理实验基础上,建立了煤堆-热棒系统复合传热模型,采用ANSYS模拟软件,对自燃煤堆在热棒作用下温度场进行数值模拟。通过分析有、无热棒时煤堆内的温度场及温度等值线的变化,对热棒的降温效果进行评价。结果表明,热棒可以改变煤堆内部的热传导路径,帮助煤堆散热。热棒的存在可以使温度等值线向热端移动,而且越靠近热棒位移量越大,形成包围热棒的"马鞍状"降温模态。根据热棒对松散煤体降温的效果,把热棒的作用范围划分为"敏感区"、"过渡区"、"迟钝区"三区,来有效判断热棒的降温半径,给实际应用中控制热棒的密度提供参考。对比实验和模拟结果,模拟值与实验实测值相近,精度较高。     

金刚煤矿矸石山煤矸石自燃机理分析

通过对金刚煤矿矸石山各类煤矸石样的H2O2氧化升温速率实验、实气氧化升温速率实验研究和对矸石山各类煤矸石各种形态硫的定量分析,以探索金刚煤矿矸石山煤矸石的自燃发火机理,从分析可见金刚煤矿矸石山煤矸石中硫铁矿含量很高,而硫铁矿中FeS2被空气中的氧气氧化并释放出大量的热量。热量不断积累、蓄热,当热量蓄累到一定温度时,煤矸石中的挥发分析出并着火燃烧,从而导致矸石山煤矸石的自然。     

煤自燃的热量积聚过程及影响因素分析

煤氧化产生的热量在一定蓄热环境下被积聚起来，当积聚的热量能够满足煤自燃发展的需要时，媒体温度不断上升，最终导致自燃。热量的积聚在煤自燃过程中起着关键的作用。根据热力学、传热学理论，推导出煤自燃的热量传递方程及媒体升温的必要条件，分析了煤自燃的热量积聚过程及温度、浮煤厚度、空隙率、漏风强度对媒体蓄热升温的影响。     

煤矿矸石山喷爆预防问题浅析

该文在概述矸石山喷爆现象及其危害基础上,从矸石山喷爆成因、自燃预防与预测、自燃灭火和矸石山采挖过程中喷爆的预防几个角度,探讨了煤矿矸石山喷爆预防问题;以期对提高煤矿矸石山安全管理水平有所帮助.     

煤矸石山自燃及自燃蔓延现象的宏观机理研究

通过现场观察煤矸石山自燃及自燃蔓延现象,运用控制矸石山自燃的基本定律和基本公式,对矸石山自燃潜伏期、位置、表面温度、最高温度、火区厚度、蔓延速度、污染物浓度的差异进行研究分析,找出矸石山自燃规律,为寻找控制措施提供依据。     

干燥煤堆自燃升温特征的数值模拟

为了了解露天煤堆自燃升温过程中温度变化特征,在考虑风压、热压和质量扩散等驱动力的情况下建立了二维干燥煤堆传热传质数学模型,利用FLUENT软件对煤堆内部漏风、氧气与温度各类场信息进行分析.结果表明,煤堆自燃环境的特点是迎风面漏风强度和氧气浓度最高,背风面最低,中间递减,高温区位于迎风坡附近漏风强度适中,氧气充足的蓄热区.风速与孔隙度对煤堆自燃升温速率影响最显著,迎风倾角其次,环境温度对升温速率的影响很小.模拟结果与煤堆升温实验数据在趋势上比较符合,现场可根据计算结果事先大致判定火源位置,缩小侦测范围,以便及时采取措施,提高防火工作效率.     

自燃矸石山注浆灭火及生态恢复施工工艺分析

从自燃矸石山设计方案、注浆灭火及生态恢复施工工艺流程及控制重点出发,分析了施工中应该注意的事项,以便指导自燃矸石山治理,保证矸石山治理效果。     

浅析煤矿矸石山自燃爆炸原因

煤矿矸石山自燃是煤矿普遍存在的问题,矸石山自燃后不仅对周围环境和矿区造成污染,而且会因矸石山自燃而引发煤矸石山坍塌、喷爆甚至爆炸等灾害性事故,给矿区人民的生产生活造成了极大的伤害和财产损失。煤矸石山自燃爆炸是由多种因素共同作用的结果,它不仅与内在自燃因素有关,还与煤矸石山所属的环境、气候条件等有关。近年来,煤矸石山爆炸事故不断发生,已对煤炭企业带来了不可估量的负面影响。     

矸石山自燃智能监测预警系统的设计

随着我国煤炭产量的增加,矸石的排放量也大幅增加,矸石山自燃的预警成为矸石山治理过程中的一个重要课题。对一种矸石山自燃智能监测预警系统的硬件和软件设计、运行方式及运行效果进行了详细的介绍。     

矿井地面固定式液态CO2防灭火工艺流程模拟

根据采空区煤自然发火的实际情况,在分析CO2相态的基础上,为了防止液态CO2在长距离输送过程产生干冰堵管,确定了液态CO2汽化输送的防灭火工艺流程,建立了液态CO2汽化管道输送的热力学模型.利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟了液态CO2汽化管道输送过程及影响因素,通过对液态CO2汽化管道输送过程模拟与分析,得出了液态CO2汽化时摩尔流量与加热量、有效输送管长、管道出口温度等之间的关系,确定了加热器功率与管道入口温度、压力和管道出口温度、压力及管道长度之间的关系;根据不同矿井的实际情况,确定合理的加热功率,提高防灭火的效率,优化液态CO2防灭火系统的工艺技术参数,确保系统能够安全稳定地运行,研究成果对促进CO2防治煤层自燃技术体系的完善具有重要的意义.     

地面储煤堆自燃规律及测试方法

在探讨地面储煤堆自燃规律的基础上，研制出可伸缩深基点测温仪表，并应用于大同局煤峪口矿露天储煤场，得出煤堆自热层、自燃层厚度值及大同煤储煤堆自燃的内在特性。     

煤堆温度远程监控系统的设计与实现

为了预测煤堆自燃可能性,利用在煤堆中布设温度传感器,通过准确及时的监控煤堆温度分布与变化,从而达到预防预报煤堆自燃的目的.通过硬件设计,在地面煤堆中埋入多个ds18b20数字温度传感器,利用STC89C52单片机采集温度数据,并通过RS-485串口传回主控计算机,实现对煤堆温度的实时监测;在软件方面:采用Visual C++和数据库技术编写的上位机软件实现了温度的实时显示、曲线绘制、高温报警、数据存储、分析等功能.煤堆温度远程监控系统能够用于测量煤堆温度场分布,是预报煤堆自燃发火的有力工具.     

三相泡沫防治煤炭自燃的特性及应用

介绍了三相泡沫的防灭火特征,分析了三相泡沫的覆盖效果和阻化特性,实验研究了三相泡沫扑灭多孔介质中的高位火源. 结果表明,靠大流量的三相泡沫不断渗透、堆积和扩散,能将整个采空区完全覆盖,可防治采空区内任何位置的火源. 根据矿井采空区及三相泡沫的特性推导出三相泡沫的扩散距离、注浆管出口离工作面的距离及连续注三相泡沫的时间. 通过三相泡沫在大兴煤矿N2 703综放工作面的实际应用,提出了向采空区预埋管注三相泡沫的方案,并成功地防治了该面的煤炭自燃.     

地温对煤层自燃危险性的影响研究

研究了地温地煤层自燃危险性的影响,通过分析煤体氧化放热性,自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系,推导出煤温与砂氧速度和放热强度的关系式、热风压和升温必要条件的表达式,同时在煤自然发火实验台上进行了实验研究,研究结果表明,由于地温的作用,增强了煤体自身的氧化放热性能,同时改善了自然的蓄热条件和供氧条件,增大了煤体的自燃危险性,该项研究对于进一步完善自燃理论,以及促进煤层自燃防治技术的发展具有一定的实际     

大倾角俯斜综放面氮气与发泡剂联合防火技术

为了有效防治综放面的煤层自燃,对氮气和发泡剂联合防火技术进行了研究,克服了传统防火方法存在的局限性问题。针对兴阜煤矿实际情况,提出了氮气和发泡剂联合使用的防火技术与措施,通过现场实践证明应用效果良好。对同类技术条件具有一定的参考作用。     

地面储煤堆自燃规律的实验研究

通过现场实测和实验室试验,在分析地面储煤堆自燃规律的基础上,研制出可伸缩深基点测温仪表,并应用于大同矿务局煤峪口矿露天储煤场,得出煤堆自热层、自燃层深度值及煤峪口地面储煤堆自燃的内在特性。     

煤火区多层梯度烧变岩磁异常正演研究

针对煤田火灾发展过程中地磁异常变化特性进行研究。根据自燃煤层过火顶板内传热特性建立了多层梯度烧变地质模型,结合烧变围岩热磁性质建立了煤火二维非均质地层磁异常正演模型。模拟了不同条件下煤火地层局部磁异常剖面,分析了顶板岩性、烧变热特性及燃烧煤层深度对地磁异常的影响。比较结果表明:不同岩性烧变地层的磁异常差异显著,磁异常强度随自燃中心温度升高非线性增加,而深部煤层燃烧产生磁异常强度远小于浅部煤火。     

基于侏罗纪煤低温氧化特性自然发火技术分析研究

西北地区侏罗纪煤可采储量巨大,煤层自燃倾向性大,而侏罗纪煤层自燃机理研究落后于东部和华北的石炭二叠纪,因此了解西北地区侏罗纪煤层自燃研究现状对确立今后西北侏罗纪煤层自燃研究方向和完善煤层自燃理论体系具有重要意义。本文查阅参考了大量文献,总结了西北地区侏罗纪煤岩特征,详细阐述了侏罗纪煤的低温氧化自燃特性,并将现有的煤层自然发火模型推广应用到侏罗纪煤层,最终提出了侏罗纪煤实验室研究、数值模拟和现场实践的合理化建议。     

巷道煤体温度探测仪的开发与应用

在煤矿巷道防灭火工作中,由巷道松散煤体的蓄热散热环境、漏风动力和强度以及松散煤体内氧气分布的共同作用,在巷道变形与起伏带、巷道交叉应力集中区等地点煤柱内常出现高温,极易引发煤自燃火灾。测量煤自燃温度的主要目的是为了定位煤炭自燃高温区域。探测煤炭自燃温度(≥100℃)一直是煤矿安全生产过程中的重大难题之一。基于单片机技术,开发研制了一种新型巷道煤体温度探测仪,并以某煤矿为试点进行了现场应用,对巷道煤体温度信息进行了采集,得到了煤体温度的实时数据和变化发展趋势,即巷道煤体一定深度范围内,温度有不同程度的升降,具有波动性。煤壁内高温点距煤壁距离一般都在1~2 m左右,大于2 m以后煤体内温度趋于稳定。经现场试验验证,此仪器操作简便,测试温度准确稳定,能够较好的反映煤壁内部的温度数据。