采空区高硫煤自燃阻化技术试验分析

针对常用矿用阻化剂进行阻化实验,根据阻化效率、成本、溶解度等因素选出Na2CO3作为试验工作面的阻化剂,从隔绝氧气、吸热降温和负催化作用3个方面对Na2CO3阻化液的阻化机理进行分析.设计阻化液在试验工作面的制备工艺、钻孔布置和注液系统,使得每个注液孔有40 min的注液时间,从而避免了采煤与阻化作业相互影响;对预注阻化液前后试验工作面采空区内的气体体积分数和温度分布进行分析.研究结果表明:氧化区域位于采空区进风侧,在预注阻化液后,气体体积分数和温度分布明显降低;在预注阻化液后,煤的氧化进程推后11d左右,从而降低了自燃危险性,有利于试验工作面采空区防灭火.     

抑制煤炭自燃的新型阻化剂研究

采用过氧化氢氧化升温实验,对原煤、原煤添加卤盐复合阻化剂和原煤添加工业废渣协效物的新型阻化剂三种情况进行比较分析,全面考察了阻化剂对灵石肥煤的阻燃效果.结果表明,添加绿色金属矿渣-红色金属矿渣协效物的新型阻化剂阻化效果最好,阻化时间变化率为108.67%.基于煤氧复合作用理论,讨论了抑制煤炭自燃的阻化机理.     

综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究

为了研究综放工作面采空区"三带"分布规律,以渗流力学、计算流体力学理论为基础,建立三维数学物理模型。以孔庄煤矿7354综放工作面为例,进行综放工作面采空区自燃环境数值仿真研究。研究表明,综放采空区模拟得到的速度场、浓度场和三带划分与现场情况基本符合,论证了仿真技术技术的可行性和有效性。通过比较采取堵漏技术、抽放技术前后三带分布情况,为制定合理高效的自燃防治技术提供了有力的理论支撑。     

浅议防止煤炭自燃阻化剂

本文介绍了近年来煤炭自燃阻化的主要阻化剂材料包括卤盐类阻化剂、泥浆阻化剂、凝胶类阻化剂、高聚物乳液阻化剂复合阻化剂、泡沫阻化剂等,并分析了不同阻化方法的优缺点,提出新型高效阻化剂发展趋势。     

束管系统在采空区自燃规律研究中的应用

林南仓矿所采各煤层均属于自燃煤层.放顶煤开采采空区遗煤较多,加之漏风通道较多易造成采空区遗煤发生自燃.利用束管系统对1226采空区气体成分进行了测定分析,得出了该工作面采空区煤炭自燃的发火规律,为合理选择预防采空区煤炭自燃的措施提供了科学的理论依据.     

大功率综采面自烯火灾的综合防治

介绍了红庙煤矿根治大功率综采面自燃火灾的综合防治技术。     

预注阻化液预防采空区遗煤自然发火技术的应用

采空区煤自燃的根本原因是破碎煤块的表面与大气中的氧气接触后发生氧化分解与碎裂，并放出热量，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到燃点。采用煤体注液技术后，高压注入煤层的阻化液可均匀渗入煤体中的孔隙，因此，开采后被丢入采空区的煤体不论如何破碎，破碎煤块均可被阻化液均匀包围，隔绝了与氧气的接触，从而起到防止氧化、延长自然发火期的作用。     

采空区防治煤炭自燃发火综合技术的应用

袁店一井煤矿10煤具有Ⅱ类自燃发火倾向性,其首采工作面面收作后,采取堵漏风、均压技术等综合防火措施,切断了采空区的漏风通道,同时加强预测预报,有效地预防了煤层自燃发火事故的发生。     

大采高长工作面采空区煤炭自燃"三带"划分及注氮效果研究

以某煤矿厚煤层长距离工作面采空区实际情况为背景,采用现场实测法监测采空区不同范围O_2、CO、CO_2及C_nH_m(烷烯烃类)等气体浓度,通过整理分析得到采空区不同深度范围上述各类参数的变化规律,并研究得到采空区遗煤"三带"范围。在此基础上,利用数值模拟软件对采空区注N_2效果进行模拟分析,得出在注N_2口附近及采空区深部注N_2效果明显,通过对不同深度位置设置注N_2口的模拟,得到最佳注N_2口距离工作面10～20 m。     

佳瑞煤矿采空区煤炭自燃标志性气体实验研究

佳瑞矿15101工作面属于近距离煤层开采,采空区为松散煤岩混合体。实验室开展了14#、15#煤的程序升温实验,分析了煤自燃过程中各气体的生成量与温度之间变化规律。结果表明:两个煤层自燃生成的CO、C2H4、CH4等气体变化规律基本相同,C2H6气体变化规律差异明显。综合确定了佳瑞矿采空区煤炭自燃标志性气体指标为CO、C2H4及C2H2,为预防采空区煤炭自燃提供了依据,有效保障煤矿的安全高效生产。     

红庙矿易燃煤层采空区注砂防灭火技术

红庙煤矿开采煤层变质程度低，自然发火期仅为1.5～3个月，在工作面后方采空区内浮煤经常发生自燃。经过多年的防灭火经验，当工作面内布置有灌浆管路时，从工作面下端向上端方向依次注砂，在采空区内形成一道砂墙，有效地控制了浮煤自燃。经计算机模拟计算和注砂措施的效果考察，给出了试验工作面的最佳注砂砂墙长度。     

大倾角俯采综放面防止煤炭自燃技术应用

结合葛亭煤矿的实际情况，分析了矿井综放面采空区煤炭自燃“三带”确定的主要指标及这些指标在“三带”内的浓度范围，确定了“三带”的具体范围，给出了建筑阻燃墙后“三带”范围的变化，指出了“三带”确定的影响因素，为及时掌握采空区煤炭自燃的发展情况、采取相应的措施提供了依据。对大倾角、高瓦斯、俯采综放面的自然发火防治措施进行了研究，通过研究总结完善了矿井的防灭火理论和措施，使之更贴近现场，符合矿井需要。     

采空区自然发火危险区域判定

针对采空区煤炭容易发生自燃问题,且采窄区发火危险区域尚不明晰,通过对采空区内气体监测以及建立采空区流场和温度场耦合数学模型,采用该模型对采空区自然发火数值模拟,判断出发火危险区域位置,从而对煤炭安全高效生产起到良好的指导作用.     

U型工作面采空区漏风对自然发火的影响

为了进一步掌握U型通风方式下采空区漏风流场分布规律,为采空区火灾预防和控制提供理论依据,采用物理相似模拟实验方法,通过搭建采空区气体渗流物理相似模拟实验平台,实现了开采煤层自然垮落,并采用采空区立体监测的手段,对U型通风方式下采空区漏风流场的分布规律进行了研究。结果表明:采空区内漏风存在3个特征区域,即"上隅角漏风影响区","架后重点漏风区"和"下隅角煤柱边缘漏风带",通过分析其各个特征区域的自燃危险性,得出"上隅角漏风影响区"的自燃危险性最大,"架后重点漏风区"的自燃危险性最小。同时,在采空区垂直方向上的漏风强度随着高度的增加而减小,最大影响高度可达到60 m左右。研究指出了U型通风工作面火灾防治的重点区域,为采空区在漏风影响条件下的防灭火工作提供了一定的理论参考。     

采空区自然发火位置相似模拟模型

为了研究不同类型的采空区漏风对采空区自然发火的影响,依据采空区的漏风状态不同,把采空区划分成不同的火灾危险区域,以此判断采空区发火位置。研制了相似模拟模型,针对采空区自然发火问题进行了多项模拟实验,观测并绘制了不同风量下采空区风压等值线及风流分布图;绘制了采空区不同位置漏风情况下风压等值线及风流分布图;绘制了上隅角设置瓦斯排放风筒后采空区风压等值线及风流分布图;设计了采空区充填带,并获得了采空区风压等值线及风流分布图。     

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。     

灰分对煤自燃特性影响的实验研究

为了研究灰分对煤自燃能力的影响作用,利用绝热氧化实验装置对不同灰分含量煤样进行升温氧化实验,采用R_(70)、T_(CPT)、B3种指标表征灰分含量对煤样自发氧化过程的影响。结果表明:1)灰分含量越大,煤样低温氧化阶段温升速率越小,温升加速点温度越高,煤样的自发氧化过程越慢,煤越不易自燃;灰分含量大于40%后,煤自燃倾向性快速减弱。温升加速点是反应微观信息的零活化能温度的宏观累计结果,具有直观且滞后的特点。灰分越大,滞后越明显,温差越大。2)R_(70)、T_(CPT)、B3种指标与灰分关系表现为二次函数。R_(70)和T_(CPT)两种指标显示灰分越大,自燃倾向性越弱,与实践经验相符。受水分权重影响,B指标显示煤样在灰分小于40%时,灰分越大,煤样自燃倾向性越强,这与实践经验相悖。因此,B在判定灰分对煤样自燃倾向性的影响时具有一定的局限性。     

不规则介质采场渗流理论及防止采空区自然发火

为了防止采空区自然发火,必须了解其发生机理。依据不规则介质采场渗流理论,通过数值模拟和相似材料模拟实验,反映出真实采空区中气体的运移规律,得出采场通风时,工作面两端的压差是造成采空区漏风及遗煤自燃的主要原因。通过对上隅角瓦斯进行合理的抽放,将瓦斯浓度控制在合理的范围内,便可避免为稀释上隅角瓦斯而加大工作面风量所造成的采空区自然发火。     

煤自燃影响因素的热重分析

采用德国耐驰公司的TG209热重分析仪,针对在不同粒度、不同供氧浓度和不同升温速率的实验条件下,开展热重分析实验研究。通过对煤样氧化过程失重和失重速率曲线的分析,表明特征温度点可以从宏观上反映出煤样氧化微观过程中外界条件对反应过程的影响,并研究了不同实验条件对特征温度点和失重值的影响规律。