采空区自然发火动态数学模型研究

根据实际工作面采空区浮煤自然的主要影响因素,在煤低温自然特性实验研究的基础上,推导出了采空区浮煤自然过程的动态数学模型,从而为采空区浮煤自然发火的预测预报及防治技术研究提供理论依据．参４．     

采空区自然发火原因分析及预防

本文对引起采空区自然发火的几个条件既采空区漏风、瓦斯抽放作用及采空区留煤分布等影响进行了分析,同时结合我矿现场实际情况,总结了针对以上自然发火隐患所采取的预防措施。     

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.     

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。     

近距离煤层采空区自然发火预测模型研究

根据近距离煤层采空区渗流及扩散数学模型,利用东荣二矿近距离煤层采空区的特征,对该近距离煤层采空区作出了相应的假设,并利用近距离煤层工作面的现场观测数据,进行数据拟合,得出了相应的函数方程,建立了近距离煤层采空区自然发火预测模型.利用CFD软件FLUENT6.0进行解算,得出了近距离煤层采空区氧浓度变化值、速度变化值、压力变化值等结果,与实际相符.图2,参8.     

W形通风对防止采空区自然发火的研究

对平庄矿务局古山矿高瓦斯回采工作面通风方式进行了研究，为确保安全生产，通过理论分析和生产实践，证实采用W形通风方式比采用U形通风方式对控制采空区自然发火能取得更好的效果。     

综放采空区自然发火规律动态数值模拟

数值模拟是研究煤层自燃规律,实现自燃预测预报的重要方法.建立了含自然对流、强制对流及扩散的传质、传热与煤氧化相耦合的采空区自燃数学模型;通过现场监测确定了陈家沟煤矿下分层综放开采时,采空区自燃数值模拟相关区域的范围及其边界条件;实验测定了陈家沟矿煤样在不同温度时的耗氧速度和氧化放热强度,并按照Arrhenius定律拟合出其函数关系式;在此基础上实现了采空区自燃的动态数值模拟.开展了系列数值模拟实验,得到了不同工作面推进速度时采空区空气渗流速度场、浓度场及温度场随时间的变化规律.研究得到不发生煤层自燃的工作面最小推进度为3 m/d,当工作面推进度长期小于3 m/d时,采空区进风侧首先出现煤层自燃.     

采空区自然发火位置判断的模糊数学方法初探

本文利用模糊集合理论,在人们能够得到的某些不确定信息基础上,对数据进行“模糊化”处理,进而提出了一个预报采空区自燃位置的数学模型.     

综放面采空区遗煤自然发火特性研究

综放面采空区的自然发火规律有其自身的特殊性.针对山东东山矿业集团古城煤矿850米采深的综放面采空区,利用光纤光栅温度传感器连续对采空区温度变化进行了92天,走向195 m长的跟踪测试.同时在温度传感器埋设处,又敷设了四路气体抽样束管,连续对采空区的气样成分进行了不间断的分析化验.获得了整个采空区氧气和温度变化变异区和不稳定区,并且分析了高温和低氧区的一些变化规律,对预防煤炭自然发火和促进安全生产有一定指导意义.     

邢东矿综采工作面采空区 自然发火综合防治技术

对综采工作面支架回撤、工作面封闭、注化学浆加固和喷涂密闭墙封堵漏风通道，采后注浆，监测监控等技术手段的综合应用进行了介绍。重点介绍了关键技术中封闭措施的选择。对有煤炭自然发火倾向性的矿井具有很好的借鉴作用。     

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。     

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。     

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。     

生产工作面采空区煤炭自燃综合治理研究

在理论分析和实验研究基础上 ,分析了沛城煤矿生产工作面采空区煤炭自燃的原因 ,理论分析了气雾阻化预防煤炭自燃的阻燃原理 ,实验研究了煤的外在水份和阻化液含量对煤自燃阻化效果 ,介绍了沛城煤矿生产工作面采空区煤炭自燃综合治理的应用效果 ,提出了采用气雾阻化技术应注意的问题。     

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。     

采空区注氮过程中自燃带范围与温度变化的数值模拟

为了在理论上分析注氮后采空区自燃环境和状态的变化情况,通过FLUENT软件求解包含多孔介质中动量、质量和热量传递关系的数学模型研究了注氮前后采空区自燃带范围的改变,以及降温范围和降温幅度.结果表明:自燃带分布在进回风侧呈不均匀对称分布,注氮后氧化带范围出现回缩前移,注氮口附近降温明显,降温幅度从注氮近点至远点依次降低,降温范围随着时间增加而扩大.研究结果表明注氮对采空区的降温存在一个时间上的延迟,现场施工应综合考虑多种客观因素对注氮起效时间进行预估.     

煤炭自燃模拟实验装置设计与研制

设计与研制煤炭自燃模拟装置,该装置能够模拟和研究煤炭在常温条件下自燃的发生和发展过程、发生条件及其影响因素、自燃过程煤炭微观和宏观参数变化,研究自燃火源形成及其分布规律。     

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。