巷道高冒封闭火区燃烧状态及表面温度场演变规律

受早期小窑私挖乱采的影响,整合矿井往往面临废旧巷道或采空区遗煤多、漏风严重且复杂,煤自燃危险性大的难题,为了判断巷道高冒封闭火区的燃烧状态及其火区发展趋势,采用煤自燃低温氧化试验研究山西朔州某矿4+9号煤层火灾指标气体及其变化规律,现场收集火区内气体初步判断火区燃烧状态,最后利用红外热成像仪圈划火区表面温度区域,定位巷道顶煤火区表面高温点并分析火区巷道表面温度场变化趋势。研究结果表明:在煤低温氧化进程中CO,C2H6和C2H4等指标气体将在特定的温度等条件下自发产生,利用指标气体出现温度和随温度变化趋势,可以初步判断火区燃烧状态及发展方向;通过巷道表面温度场能够圈划浅部隐蔽火区大致范围,验证火区燃烧状态,判断火区发展趋势,预测煤自燃的危险性,能为火区危险性预报和治理提供可靠依据。研究成果对隐蔽火源燃烧状态和发展方向分析具有一定参考价值,能够为具有类似条件的矿区防灭火工作提供借鉴。     

矿井火灾事故调查综合分析技术

为保证矿井火灾事故调查的科学性与客观性,确定风流与巷壁在非稳态热交换条件下的巷道纵向温度衰减理论模型;通过分析矿井火灾灾变的影响范围以及对井下设备和构件的破坏程度,对火场物证材料的内观表象应用于煤矿火灾事故调查进行可行性研究;通过对矿井火灾时井下常见材料的导电性能、金相组织、硬度以及强度变化的分析,得出井下常见物质不同程度受热后性能的变化规律;根据矿井火灾的特点,建立温度与物证受损情况的量化关系.研究结果表明:事故调查时,可根据受到火灾破坏的材料及设备的性能变化情况,明确火灾发生的原因,并反推出该部位在火灾时曾受过的最高温度以及持续时间,从而可推断火灾发生时的发展状况,为煤矿火灾事故调查提供物证分析技术支持.     

回采情况下采空区煤自燃温度场理论与数值分析

为了从理论基础上研究煤自燃基础参数对煤自燃的影响,通过建立动坐标系下采空区煤自燃数学模型来掌握工作面回采时采空区煤自燃的过程.该模型结合煤自燃极限参数计算方法和热传导理论,计算简化后的自燃数学一维模型解析解,利用一维数值计算,分析不同参数对采空区煤自燃的影响.研究结果表明:增大回采速度,可以有效地减低煤温;浮煤越厚,漏风速度越大,煤越易自燃;当遗煤放热量与温度成正比时,距离工作面越远的点其温度越高,且呈指数形式增加;当发热量为常数时,采空区距离工作面越远的点其温度越高,且呈线性形式增加;考虑到沿采空区的深部方向,氧气浓度逐渐降低,遗煤放热量随着深度增加而逐渐减少,该数值结果与实际结果较接近;由于采空区是一个立体几何空间,采空区温度场与氧气浓度场、速度场存在耦合作用,因此,有必要基于三维或二维数值模拟技术继续深入研究回采情况下采空区煤自燃.     

基于支持向量机分类算法的多煤种煤 自燃危险性预测

为了高效地防治煤矿井下煤自燃,在分析现有的煤自燃预测方法的基础上,针对性地开展了基于支持向量机分类算法的煤自燃危险性预测研究.选取指标气体(氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷)、气体浓度比值(烯烷比、Graham系数)和煤炭种类(褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、无烟煤)作为特征指标,危险等级作为样本标签,建立了多煤种支持向量机煤自燃危险性预测模型.使用K-CV(K折交叉验证)法和网格搜索法、遗传算法、粒子群算法相结合的方式进行参数寻优,得出由网格搜索法确定的参数的模型分类准确率最高.将测试集带入模型进行检验,得出模型分类准确率为98.26%.最后将多煤种支持向量机模型与单煤种支持向量机模型和神经网络进行对比,得出多煤种支持向量机性能最优,能够很好地适用于现场煤自燃预测.