硫化矿石自燃火源探测的红外热成像方法

为了快速确定硫化矿石自燃火源的准确位置,提出利用红外热成像技术探测矿石自燃火源的方法.基于IRI-1011红外热像仪平台,建立硫化矿石堆自燃火源探测系统,并针对系统误差,制造温度查找表,对系统温度重新标定.研究结果表明:在硫化矿石爆堆中,距离矿堆表面10 m的范围内,由于矿石自燃火源存在而导致矿堆表面1.76 m×1.76 m探测区的温差为0.01℃,达到现有热像仪的探测精度,采用红外热像技术应用于井下矿石自燃火源的探测具有可行性;采用热像仪扫描硫化矿石堆表面找出最高温度位置是自燃火源定位的关键.因此,应用红外热成像技术可以探测井下硫化矿石堆自燃火源的位置,从而达到开发新的自燃火源探测系统的目的.     

测氡法探测自燃火源位置在万柏林煤矿的应用

采用α杯积分测量测氡法对太原市万柏林煤矿的自燃火源位置进行了实地探测,得出了高温火源位置的平面图,为灭火方案设计提供了科学依据.     

沿空侧煤柱耗氧-升温的三维数值模拟

为研究综放工作面沿空侧破碎煤柱耗氧和释热对自燃发展过程的影响,构建反映煤柱内部氧化升温关系的三维数值模型,利用FLUENT软件对其流场分布进行数值解算.研究结果表明:巷道内空气向顶煤和煤柱渗流—扩散效应明显,渗流影响范围从进风口向出口递减,破碎煤体具有比煤层更好的氧化条件.高温区在空间上位于进风处附近,煤体内部升温速率不但随着时间的增加呈现加速,整体温度分布也有上移的趋势.在煤质一定的情况下,巷道风速会使自燃更加恶化.该研究结论可以在现场防火工作中,事先对煤体破碎程度、释热能力、巷道风量和氧化时间进行综合评估,缩小火源探测范围,提高防火工程效率.     

纵向风条件下障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响

为了研究障碍物对矿井巷道火灾烟气流动的影响,采用火灾模拟软件FDS考察了离火源不同位置的障碍物对巷道火灾烟气流动和温度场的影响。结果表明:与空旷巷道相比,有障碍物存在的巷道烟气逆流的距离增加,障碍物位于火源上游离火源的距离越近,烟气逆流的距离越远;障碍物处于火源上游,热烟气会在障碍物与火源之间聚集,随着障碍物与火源之间距离增加,热烟气沉积的距离随之增加;有障碍物存在的巷道,高温区分布在火源与障碍物之间,巷道顶棚处烟气的温度高于空旷巷道。     

多火源状态下巷道烟气流动规律的数值模拟

为分析多火源对煤矿巷道火灾烟气流动的影响,以某矿一运输顺槽为研究对象,采用数值模拟软件FLUENT对单火源、双火源及三火源条件下巷道内烟气扩散过程与流动规律进行了数值模拟与分析,结果表明:多火源燃烧时火源之间存在强烈的相互作用,同时,火源之间的空气卷吸作用和热辐射反馈作用使得燃烧程度更为剧烈。     

防突区域煤巷掘进的巷道支护技术

在煤矿高瓦斯防突区域掘进中,必须采用“四位一体”防突措施,打钻卸压、释放瓦斯,巷道顶板受打钻影响,两帮煤体松软,造成顶板压力大,巷道顶板破碎,底臌、两帮变形量较大,巷道成型难以控制。针对井下实际情况,在高瓦斯突出区域巷道掘进中对于顶板的控制,应用好巷道支护技术,能有效的控制巷道的变形,保证巷道的正常使用。     

测氡法和红外热成像法在小窑区火源位置探测的综合应用

为了研究红外热成像法和测氡法联合探测技术在探测上覆煤层小窑区自然发火火源位置的应用效果。采用理论分析和现场实测相结合的方法,首先,分析了2种方法在实践应用中的优缺点;其次,研究了自燃煤层释放氡在裂隙岩体中的运移和扩散规律,同时建立了自燃火源传热模型,分析了红外热成像法的探测机理;最后,以公乌素煤业有限责任公司1604工作面上覆9#煤层小窑火区为现场探测对象,综合采用RAD7专业电子测氡仪和T335型红外成像仪对火源位置及其范围进行了探测。研究表明:在测氡法中,裂隙岩体中任意位置处的氡气浓度均可由岩体表面氡气浓度通过理论计算得出,但氡的扩散系数及衰减常数等参数受地形变化影响差异很大,不易确定;而红外热成像探测深度一般为10 m左右,火源位置越深,探测难度越大;现场氡气浓度测试及红外热成像方法探测结果显示在1604工作面上部地表存在2个氡异常区域,且两区域的位置与红外热成像探测结果相符。总体而言,红外热成像法和测氡法联合使用可以互补缺陷,可确保火源位置的进一步精确定位,对火区的治理方案提供科学依据。     

花家湖矿111310炮采面综合防灭火技术研究与应用

该文介绍了花家湖煤矿111310炮采工作面回采期间受煤层自燃发火因素影响,而采取具体有实效的措施,采用采空区埋管灌浆、高冒点注氮及注凝胶、风卷高位钻场打钻灌浆等综合防灭火措施防治煤层自燃的过程.     

基于COMSOL的采空区瓦斯埋管抽采抽采口位置研究

针对朱家店矿101综放工作面采空区瓦斯埋管抽采能效控制工作面瓦斯涌出量,但同时也会引起采空区遗煤自燃加速的问题.采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以煤层瓦斯流动理论为基础,通过COMSOL数值模拟软件分析在不同抽采口位置时,采空区自燃"三带"的变化情况及瓦斯浓度分布情况,最终确定合理的抽采口位置.研究结果表明:随着抽采口远离工作面,氧化带宽度逐渐增大,采空区最大瓦斯浓度则先降低后增加;结合现场实际,当抽采流量为25 m3/min时,最佳的埋管抽采抽采口位置为距工作面40~50 m处.     

煤矿井下线天线的矩量法分析

为了分析煤矿井下巷道电磁波的辐射特性,利用矩形波导内的格林函数,建立了无限长矩形巷道内线天线的积分方程,并采用矩量法,计算分析了矩形巷道中不同长度振子天线的电流分布情况.仿真结果表明:在煤矿井下矩形巷道中,线天线馈电点位置的变化和线天线在巷道中位置的变化,对线天线激励出的电流分布影响是不明显的.从而证明了,在分析矩形隧道中振子天线辐射特性时,将振子天线的电流假设为正弦分布规律是合理的.     

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。     

大断面全煤巷高冒区自燃过程的三维数值模拟

通过对大断面全煤巷道高冒区特点和影响煤炭自燃因素的分析,根据多孔介质流体动力学、传热和传质理论,建立了高冒区松散煤体自然发火过程三维数学模型。以枣泉煤矿11201面巷道高冒区为例,利用Fluent软件进行了数值模拟,得到了遗煤不同时间各位置的温度场和氧浓度场分布,分析了高冒区自然发火的过程及高温区域的移动规律,明确了高冒区松散煤体的中下部区域为最易自然发火区,是现场防治高冒区自然发火的重点区域。现场实测数据验证了数值模拟结果的合理性。     

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。     

姚桥矿煤最短自然发火期实验和数值分析

针对目前煤炭自然的严重情况，利用大型煤低温自然发火实验台，对煤自然特性参数进行了测定和计算，确定了煤的自然发火期、临界温度、气体产生率、放热强度和极限参数，为煤自然过程的研究和煤自然火灾的预测和防治打下了基础。实验中所得数据能够很好的满足现场要求，实验精度在90％以上。     

综放面巷道煤层自燃危险区域判定方法

根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度，耗氧速率，粒度影响函数，研究了对流换热系数与巷道供风量的关系，结合现场实测的煤体温度，空气温度，巷道几何尺寸，供风量和松散煤体内氧浓度等参数，应用能量守恒原理，提出了巷道顶煤和松散煤柱自燃的极限参数计算方法，建立了巷道煤层自燃危险区域的判定条件及划分方法，给出了不自燃区域，可能自然区域，易燃区域和极易自燃区域的量化指标。     

石嘴山二矿煤样程序升温自燃性测试研究

利用煤样程序升温自燃性测试实验装置，模拟煤自燃发火过程。通过考察煤样的煤温变化、氧气消耗量、一氧化碳产生量及其他气体的变化规律，并确定煤的临界温度、气体产生率、放热强度和极限参数，研究石嘴山二矿煤的自燃倾向性。为石嘴山二矿安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火，提供依据。该实验数据精度在90%以上，能够很好的满足现场的要求。     

地面储煤堆(矸石山)自然发火蓄热高温区域的热棒深部移热技术

 地面煤堆和矸石山自燃的问题是煤炭开采和储运过程中遇到的诸多难题之一。热棒在无源冷却系统中具有强大的热量传输能力,为防止煤堆（矸石山）因蓄热而导致自燃,提出了使用热棒加快煤堆热量散失速率,破坏蓄热环境,进行深部移热的方法,防止煤堆（矸石山）自燃。重点讨论专用热棒在煤堆自然发火蓄热高温区域移热实践中面临的设计方法、基础参数、性能、实施装备和工艺等方面的技术难题,并给出解决思路。     

基于粗糙集和聚类的采空区煤自燃火灾预报

采用标志气体分析法对煤自燃火灾预报时存在特征维数较高、特征之间存在冗余及人为划分温度段的不合理性等问题,文中提出基于粗糙集和聚类的采空区煤自燃火灾预报方法。即使用粗糙集对原始样本去除冗余和特征维数约简,再用聚类方法对约简后的特征进行聚类得到各温度段的特征中心,并使用模式识别的方法,确定出煤自燃标志气体特征其与温度段特征中心的相似性,从而实现采空区遗煤自燃状态的识别和早期预报。     

基于粗糙集和支持向量机的采空区煤自燃火灾预报

考虑到采用标志气体分析法对煤自燃火灾预报时特征维数较高、特征之间存在冗余且样本有限,文中提出基于粗糙集和支持向量机的采空区煤自燃火灾预报方法。该方法首先采用粗糙集对原始样本去除冗余和特征维数约简得到多组候选特征子集,然后对获得的多组候选特征子集利用支持向量机进行分类和性能评价,选取分类性能最好的一组特征子集用于设计支持向量机分类器,并对采空区遗煤自燃状态进行预测分析。实验选择大同矿区煤样自然发火实验数据,与4种典型分类预测算法的进行比较分析,实验结果表明文中算法预测准确率更高,训练速度更快。粗糙集为煤自燃火灾预报中标志气体选择提供了一个理论依据和新的思路,而支持向量机则提高了煤自燃火灾预测的精度。     

神经网络在煤低温自燃实验炉建模中的应用

将人工神经网络的非线性特性和信息的分布性用于煤低温自燃实验炉的模型辩识。结果表明，用人工神经网络来建立非线性静态模型是可行的。从而为煤低温自燃过程的建模提供了一条新的途径。