和瑞煤业202综放工作面采空区防灭火技术研究

针对和瑞煤业公司井田的地质条件和煤层赋存条件,选取202综放工作面代表性煤样,研究了煤升温氧化特性．实验煤样自燃氧化气体生成规律,煤样自燃氧化热力学特性及其规律,建立了判别煤自然发火进程的标志气体指标体系,并对煤层自燃发火进行预测预报。结合矿井具体开拓布置及回采方式等现场实际情况建立了202综放工作面采空区监测系统,通过202综放工作面防灭火方案的比较与选择,完善了202综放工作面综合防灭火设计。     

基于程序升温的煤层自然发火指标气体测试

研究煤自然发火过程中指标气体的产生规律.通过对上、下煤样在程序升温条件下测试研究煤层自然发火指标气体的变化规律,确定了测试煤样由低温氧化阶段到快速氧化阶段的临界温度和煤层自燃发火预测预报指标气体.研究结果表明:C2H4和C2H4/C2H6初始出现时的临界温度、C3H8/C2H4比值峰值点温度与煤样由低温氧化到快速氧化阶段的临界温度具有很强的一致性,均揭示了此时煤样已进入快速氧化阶段.该研究成果对开展煤自燃低温阶段实验研究提供了重要的科学价值.     

某煤层标志性气体与最短自然发火期实验研究

自然发火期是衡量矿井发火危险性的主要指标之一,可直观据实地反映出发生火灾的可能性。它在指导矿井防灭火设计与煤矿安全生产过程中具有重要意义。为有效测定这一指标,本研究使用氧化升温实验装置,测定了某矿某煤层煤样随温度升高过程中的各气体产生量,分析气体产物的种类与浓度得到了矿井自然发火指标气体等参数。根据高精度差示扫描量热仪测定得到的不同温度时煤的比热,理论计算出该煤层的最短自然发火期约为39天。     

煤层自然发火预测预报的指标气体

煤层自然发火的指标气体是矿井煤体氧化生热、出现温度变化时可以稳定探测的气体.使用指标气体可以早期探测到煤层然发火的发生,减少不必要的经济损失.概括了火灾气体的特性,介绍了指标气体测试的实验原理和实验系统,并对典型煤样进行了实验分析,找出了适合本矿的自然发火预测预报的指标气体.根据不同阶段出现的不同指标气体,对自然发火整个过程划分了三个氧化阶段,使得自然发火预测预报工作能够更加准确无误.     

煤层自然发火预测预报的指标气体

煤层自然发火的指标气体是矿井煤体氧化生热、出现温度变化时可以稳定探测的气体。使用指标气体可以早期探测到煤层然发火的发生,减少不必要的经济损失。概括了火灾气体的特性,介绍了指标气体测试的实验原理和实验系统,并对典型煤样进行了实验分析,找出了适合本矿的自然发火预测预报的指标气体。根据不同阶段出现的不同指标气体,对自然发火整个过程划分了三个氧化阶段,使得自然发火预测预报工作能够更加准确无误。     

促进1/3焦煤氧化的临界参数分析

1/3焦煤是中国居民生活和工业用煤的优质选择,为了预防1/3焦煤的自然发火,阻抗有利于促进发火的临界点,以淮南矿区1/3焦煤为研究对象,研究1/3焦煤氧化过程中自然特征参数的变化规律,选取淮南矿区谢一矿和张集矿1/3焦煤煤样,采用煤自然发火模拟实验系统和热重-红外光谱联用实验对煤样进行测试研究。结果表明:谢一矿自然发火期为89天,张集矿自然发火期为60 d;临界温度分别为62.9和71.8℃,临界温度之前,指标气体CO的含量、耗氧速率、放热强度指标均较小且平缓上升,临界温度之后,气体含量曲线呈指数模式急剧增大,主要由羧基、羟基和羰基等活性官能团氧化分解以及C=O键振动产生,此时,煤样耗氧速率和放热强度也随着气体量的增大,不断的呈指数形式迅速增长。     

采用前向多层神经网络预测煤的自然发火期

煤自燃是煤氧复合的结果,在不同温度下煤氧复合的耗氧速率及CO、CO2产生率与煤的实验自然发火期之间存在复杂的对应关系,采用S型函数的前向多层人工神经网络来描述这种对应关系,用煤自然发火实验测定的数十个煤样的自然发火期及不同温度下耗氧速率及CO、CO2产生率作为训练样本,用BP算法对网络进行训练,得到了神经元间的联结强度.通过少量煤样程序升温氧化实验得到不同温度下煤样的耗氧速率及CO、CO2产生率,将其代入此人工神经网络程序就可以确定煤的实验自然发火期.该方法实验时间短、用煤量少得多,结果与实际吻合.     

煤样两次程序升温自燃特性对比实验研究

为了掌握煤经多次氧化的自燃特性指标参数,对气肥煤、1/3焦煤、贫煤和无烟煤4种不同变质程度煤的煤样进行预处理,即将原煤样经过升温氧化后利用氮气冷却至常温,得其氧化煤样。采用煤质分析实验、物理吸附实验和煤自燃程序升温实验,对两次氧化过程中的耗氧速率、放热强度、CO产生率和特征温度等自燃特性参数进行对比实验研究。结果表明,2次程序升温过程中,煤样的自燃特性参数都随煤温呈指数变化规律。氧化煤样的耗氧速率、放热强度和CO产生率均表现出在氧化反应前期大于原煤样,氧化反应后期小于原煤样;自然发火的特征温度低于原煤样,说明氧化煤样更容易发生自燃,危险性较大。     

变氧浓度条件下崔家寨矿煤自燃特性的实验研究

针对崔家寨矿1#和6#煤层存在严重的自然发火隐患,试验研究了煤样的低温自燃特性.首先试验研究了自燃过程中产生氧化气体和碳氢类气体随温度的变化规律;通过设定不同氧气浓度研究了自燃产物与初始氧气浓度的关系.结果表明温度是影响自燃的重要因素,温度越高,自燃越剧烈;自燃氧化产物随初始氧气浓度增加而增多,在13%～17%浓度达到峰值,之后开始下降.通过煤自然发火标志气体产生规律研究及其临界值确定,为现场制定自燃防治方法提供了依据.     

用于煤自然发火期预测的神经网络模型和实验技术

根据煤的硫分、灰分以及煤自燃过程中的耗氧速率、CO和CO2产生率等随温度变化的序列值与煤自然发火期之间存在的密切对应关系，建立了前向多层人工神经网络模型，用已有的煤自然发火实验数据对网络进行训练，得到了神经元间的联结强度，从而准确地表征这种对应关系．设计了一套油浴程序升温实验装置，确定了实验试管的尺寸和实验条件，从而能够准确测定煤自燃在不同温度下的耗氧速率及气体产生率．将煤样油浴程序升温实验数据及煤质分析数据代入人工神经网络，可算出煤的自然发火期．与煤自然发火实验相比，该方法测定煤样的自然发火期用煤量减少了99％以上，实验耗时缩短了90％以上，二者测试结果的偏差小于3d．     

煤的自燃的影响因素与对策

本文通过分析煤的自燃的形成过程和影响因素，指出煤的自燃是与其理化性质和储存条件密切相关的，并对如何预防煤的自燃提出了自己的见解和看法。     

煤自燃性的红外光谱研究

煤自燃主要受煤结构和环境因素影响.在确定的粒度与外界条件下,可通过分析煤结构来判断其自燃倾向性.文中根据神府煤及其预氧化产物的红外光谱特征,说明煤的氧化是从一些氧化活性基团开始,且活性基团含量越大越易自燃;提出了通过红外光谱及其差谱分析,对比不同煤种中氧化活性基团的相对含量而预测煤自然发火期的方法;通过对灵武、大柳塔和焦坪煤进行红外光谱分析,得到了它们自燃倾向性的次序,并根据焦坪及大柳塔煤层的自然发火期,确定了灵武煤自然发火期的范围.研究结果与实验模拟及现场观测结果一致,说明用FTIR研究煤的自燃倾向性是可行的.     

参比氧化法研究煤低温氧化特性

为了研究煤低温氧化过程的热释放特性，提出了一种新的参比氧化实验方法，即对氧化煤样罐通入氧气使煤氧化，而对参比煤样罐通入氮气作为比较；同时提出了参比氧化法的理论模型，并根据该模型推导出煤低温氧化产热速率的计算方法。对4种不同变质程度的煤样进行了实验，得出了参比氧化法过程中氧化煤样温度，参比煤样温度，氧化与参比煤样温度差和煤的低温氧化过程产热速率，并对煤的自燃倾向性进行了比较。在实验基础上，提出煤在实际自燃过程具有比较明显的四个阶段的理论。     

煤自燃过程中极限参数的研究

煤自燃过程是煤氧化产热和环境散热之间平衡关系的变化过程，通过对煤自燃过程的热平衡关系进行分析，导出了煤体氧化蓄热升温的必要条件的数学表达式，在此基础上，研究得出了上限漏风强度、上限煤体粒度、下限氧含量和下限煤体厚度4个煤自燃过程的重要极限参数，研究结果表明，任何一种煤在氧化蓄热过程中，只有同时满足煤体的漏风强度小于该煤体的下限漏风强度，煤体粒度小于其上限煤体粒度，煤体中的氧含量大于其下限氧含量，以及煤体厚度大于其上限煤体厚度，才有可能引起自燃，这一研究结果为进一步完善煤自燃理论以及研究新型自燃防治技术提供了必要的理论基础。     

煤炭自燃预测的非参数逐步判别方法及应用

运用在煤矿生成实践中积累的众多相关数据和资料,通过全面分析影响煤层自燃因素,基于非参数逐步判别分析理论,建立煤炭自燃预测的判别分析模型。选取影响煤炭自燃的主要因素如煤的自燃倾向性、煤层厚度、煤层倾角、煤的坚固性系数、工作面供风量、回采工作面推进度、采场回采丢煤率,作为判别因子,建立煤炭自燃预测的非参数逐步判别分析模型,利用某煤田的多个参数作为学习样本进行训练。经过训练后的模型回判的误判率为0。说明该模型在研究煤炭自燃预测中具有良好的实用性和有效性。     

不同自燃倾向性煤的氧化机理对比分析

为分析煤样的自燃发生发展过程以及实验煤样的自燃机理,研究从不同自燃倾向性煤样的氧化机理入手,选取具有不同自燃倾向性的阜生、五阳煤样进行实验,通过热重实验对比分析不同自燃倾向性煤样的特征温度、热失重速率及阶段质量变化率参数,并结合红外光谱实验对低温氧化过程中主要官能团的分布特征及随温度的变化规律进行对比分析。结果表明：不同自燃倾向性煤样的煤氧反应差别主要体现在热重实验的T2 -T3和T4 -T5两个阶段;硫对煤氧反应的影响主要体现为常温下发生氧化释放热,促进小分子化合物的氧化裂解,进而引发自燃;煤自燃特性与原始煤样中官能团的分布特征关系较小,主要由煤分子结构中的侧链体系（桥键、侧链基团及活性官能团）所决定,侧链体系作为直接与芳环骨架连接的煤分子结构,本身具有较高的化学活性,在氧化分解的过程中降低了煤分子结构的稳定性。     

李嘴孜矿孔集井-140mA1工作面煤炭自燃防控实践

本文介绍了在预防李嘴孜矿孔集井-140mA1工作面煤炭自燃的过程中,通过采用预埋热电偶、指标气体预测、均压技术、灌浆封堵一系列的预测、预报和预防措施有效的防止了该工作面在掘进和回采期间煤炭自燃。保证了该工作面的安全回采。从而为预防自然发火煤层提供方法指导。     

煤自燃机理及预测理论研究进展

自17世纪英国人Dr.Plott提出黄铁矿导因学说以来，煤自燃机理研究取得了长足的进展。出现了多种学说。进入20世纪90年代，国内外学者又提出了一些更具体的学说。主要对煤自燃学说、自燃机理、自然发火期预测理论和煤层自燃危险区域判定理论等方面的国内外研究现状和取得的主要研究成果进行综述。并对煤自燃理论研究的不足及其发展方向进行了分析和讨论。     

鲁西煤矿3-109工作面自然发火危险度分析

为进一步明确鲁西煤矿的煤炭自然发火危险性,根据现有的煤炭自然发火安全评价方法,结合鲁西煤矿实际情况,优选采用印度学者贝纳基提出的预测方法,对鲁西煤矿3₁09工作面自然发火危险度进行了分析。分析结果得出3₁09工作面自然发火危险隶属度为28.86%,有自然发火的可能性,为3₁09工作面的防灭火工作提供了理论支持,也为相似条件下工作面自然发火危险度分析提供了依据。     

煤炭自燃早期预报的模糊聚类关联分析法

针对煤炭自燃危险程度的模糊聚类分析预报法存在的不确定性，提出用关联分析法对其进行补充、修正与完善。即用模糊聚类分析法分类后，用关联分析法求待预报样本与各类之间的关联度，根据相关程度预报，将两种方法组合成模糊聚类关联分析预报法。用该法对煤炭自燃早期预测预报，不仅克服了模糊聚类单一分析预报法的不足，使定性预报转为定量预报，而且提高了预报的准确程度，为有针对性的控制煤炭自燃提供了更科学的依据。