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.     

煤层自然发火指标气体的选择实验分析研究

通过对煤样进行热解实验,研究了新峪煤业公司5110工作面主采10#、11#煤层自然发火特性,测定了煤样在不同热解温度下CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6等气体的浓度,确定了这些气体的检出温度。在实验研究的基础上,结合指标气体优选原则,分析了自然发火指标气体随温度变化的规律性,选出了适合本矿煤层自然发火预测预报的指标气体,对提高煤炭自燃早期预测预报的准确度和矿井防火有重要指导意义。     

煤自燃指标气体分析与分级预警

煤自然发火严重制约矿井安全生产。为实现煤自然发火危险性精准预测预报,采用程序升温试验系统测试分析了沙曲一号煤矿不同粒径煤样各种气体产物及其浓度变化规律,进一步引入随机森林集成学习方法建立了煤自然发火危险性分级预警模型,并通过大佛寺煤矿自然发火试验进行了验证分析。结果表明：粒径越小,煤氧接触面积越大,煤氧反应越激烈,气体产物浓度越大;C₂H₆气体属于煤体赋存气体,在试验初始阶段就出现了,但C₂H₄气体在温度升高至120℃左右才出现,是煤氧化裂解的产物,可以作为沙曲一号煤矿自然发火指标气体;基于随机森林建立的煤自然发火危险性分级预警模型训练样本预测准确率达到100%,在默认参数条件下,测试样本预测准确率高达96.7%,通过自然发火试验数据验证分析得到测试集预测准确率为98.9%,变量重要度评估结果为CO和C₂H₄气体对煤自然发火危险性影响最大,这与现场实际情况吻合。随机森林用于处理煤自然发火危险性与气体产物之间的复杂非线性关系十分理想,适合于煤自然发火危险性预...     

东荣二矿煤自燃倾向性实验测试

采集东荣二矿17#煤层煤样,利用“XKⅢ型“煤低温自然发火实验台进行测试,模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度,依靠煤自身氧化放热升温,得出随煤温升高的耗氧速度、CO产生率、CO2产生率、放热强度、煤自燃极限参数等的变化规律,研究煤的低温氧化放热特性,预测煤的临界温度和干裂温度、实验最短自然发火期及自燃倾向性.实验表明:煤样起始温度为20℃时,最短自然发火期为46 d;临界温度为60～75℃、干裂温度为90～110℃、浮煤厚度小于0.7 m、下限氧浓度在60℃左右,浮煤不自燃.     

察哈素煤矿3号煤层自然发火标志性气体研究及其应用

为了更好的预测预报察哈素煤矿3号煤层的自然发火,在3号煤层采集五组煤样,在实验室进行了煤的氧化升温模拟试验,得出了不同温度下CO、C2H4及其他气体的产生规律,对不同温度范围内CO浓度随温度变化进行了拟合。根据试验结果确定了3号煤层自燃的标志性气体,同时根据察哈素煤矿井下实际,确定了3号煤层自燃分级预警的CO指标。     

甘庄煤矿煤自燃特征及分级预警体系研究

以甘庄煤矿11#煤层煤样为研究对象,利用XK-IV大型煤自燃实验平台模拟了煤的自燃过程,分析了主要特征气体浓度的变化规律,确定了自燃指标气体及其临界值,揭示了煤在自燃过程中高温点变化移动规律,给出了甘庄11#煤层煤样自然发火特征温度.基于指标气体选取原则结合煤矿实测数据,构建了甘庄煤矿煤自燃分级预警体系及相应阈值,为煤...     

自燃火灾发展阶段预测与控制实验

煤炭在不同氧化阶段会释放出不同的指标气体,与煤体温度有着良好的对应关系.由于良好的指标气体本身具备的单一性、规律性和灵敏性的特点,利用指标气体预报预测矿井自燃火灾近年来得到了较好的应用,大大提高了矿井防灭火工作的准确性.通过研究开滦矿区自然发火指标气体的产生规律,在实验的基础上提出了4项自燃火灾燃烧状态判定准则,同时可作为预报预测自然发火的辅助指标气体,与其它指标气体结合可提高自然发火预报的准确性,对矿井防灭火有重要的指导意义.     

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.     

东滩煤矿3层煤自然发火特性的实验研究

结合东滩煤矿的现场实际,采用ZRM-15型煤自然发火实验装置对东滩矿煤样进行了历时78 d的煤自然发火实验,模拟了从常温至452.7℃煤自燃的全过程,掌握了煤自燃高温区域的发生、发展及其动态变化过程和指标气体体积浓度随温度的变化趋势。实验结果表明：实验装置内煤体高温点动态变化的总趋势是由煤体中上部向下部移动。氧化初期,距供风表面一定距离的炉体中上部温度变化较快;随着煤氧化时间加长,温度变化较快的区域不断向进风侧移动,高温点最终移至供风侧煤体表面,形成明火。     

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。     

华亭煤自燃特征温度的TG/DTG实验

选取华亭煤作为研究对象,通过X射线衍射和不同氧化条件下的热重分析(TG-DTG)实验,分析计算了煤样的微晶结构参数,掌握了煤样结构特征,并运用非等温动态热重法和微商热重分析手段,研究分析了煤氧复合过程,得到了煤样自燃过程中的特征温度.研究表明,华亭煤样热失重和失重速率曲线变化反应了煤氧复合过程中物理吸附、化学吸附和化学反应的不同历程,煤氧复合过程及复合程度可以用特征温度点来表征.     

自燃煤矸石制备轻集料混凝土的试验

为推广自燃煤矸石粗、细集料在混凝土中的应用,参照国标,通过试验对阜新市高德矿堆积的自燃煤矸石进行了轻集料品质评定.试验结果表明,阜新高德矿自燃煤矸石SO3质量分数<1.0%,因此能保证该自燃煤矸石集料配制混凝土的结构安全性;在掌握了自燃煤矸石基本性质的基础上,将其破碎、筛分、级配,加工成粗、细集料.按轻集料混凝土配合比设计方法设计了5组试验,进行了大量的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈拉强度和弹性模量检测.研究结果表明,由于阜新高德自燃煤矸石粗、细集料与中等级混凝土基体的强度和弹性模量差距较小,虽然其自身强度不及天然砂子及碎石,但因充分发挥了集料和基体的协调作用,仍可配制出LC15-LC40的混凝土,且早期强度发展的更理想.     

煤自燃特征信息的模糊聚类与模式识别

研究煤自燃特征信息,确定煤自然发火预测指标,实现煤自燃的早期预报,对煤矿的安全生产具有重要的实际意义.根据煤样自燃发火过程模拟实验和程序升温实验,得出煤自燃特征温度段,依据多元信息融合技术,结合现场采集煤自然发火观测气体数据,应用模糊聚类的方法,提取煤自燃多项指标信息的特征,并采用模糊模式识别的方法,确定出煤自燃特征信息及其与特征温度段的对应关系,从而实现煤自燃状态的识别和早期预报.     

水分对煤炭自燃的影响

煤炭自燃是一个复杂的物理化学过程，煤的水分是影响氧化进程的重要因素。论述了水分在煤炭自燃初始阶段的催化作用和对煤炭自燃的抑制作用，研究了水分在煤炭自燃过程的物理化学机理，针对一些矿区煤炭自燃的实例对其水分的影响进行了分析．煤炭中水分对煤的氧化、蓄热和散热过程都有一定的影响，煤中水分对煤炭自燃到底是起阻化抑制作用，还是起催化触媒作用，应根据具体条件而论。     

易自燃煤层煤巷自燃防治技术试验研究

以晓南矿707综采面实际情况，分析了易自燃煤层煤巷(高顶、高冒处及巷间煤柱)自燃产生的原因和特点，介绍了对煤巷高顶处，采用调风、导风等技术措施防止自燃的发生和蔓延，对巷道间煤柱则采取包帮、充填、压注凝胶等技术措施延缓和阻止了煤柱的自然，为矿井的安全生产，提供了易自燃厚煤层防治煤巷自燃技术措施。     

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。     

季节变化对白皎矿煤层自燃影响规律分析

对煤矿井下煤体和空气的耦合场的能量交换、温度差异、空气介质等要素分析,结合煤自然发火理论的煤氧复合学说,推导煤层自然发火和漏风强度、温度梯度和季节的关系式.该关系式的计算结果表明,矿井深部煤体与风流的温度梯度越大,风压差越大,漏风强度也越大.接着,分析我国气温随地理、时间和季节的分布、变化特点.以宜宾地区各月份平均气温情况为例,分析白皎矿矿井深部煤体与风流的温差特征:按季节划分,春季温度差逐渐变小,夏季达到最小,秋季逐渐变大,冬季达到最大,年复一年.最后,统计白皎104次历史发火记录,得出秋冬2季煤层自燃的几率为59％,春秋2季的几率为41％,即秋冬2季煤层发生自燃火灾的概率比春夏2季大.研究结果为研究煤层自然发火规律及防治技术提供了一定的理论基础,具有现实意义.     

不同阻化剂对煤自燃影响的实验研究

为验证"阻化剂对不同的煤样具有选择性,不同的阻化剂对不同煤样的阻化效果不同"这一推论,采用STA449C型-TG/DAT综合热重分析仪对神东矿区六个煤矿不同层位和不同工作面的9个煤样添加阻化剂后的活化能变化规律进行实验研究为研究阻化剂和不同阻化剂对煤自燃过程的影响,结果表明,以着火活化能确定煤自燃阻化效果具有规律性.比较不添加阻化剂与添加阻化剂实验煤样各燃烧阶段的活化能可以看出,添加阻化剂后失水活化能与燃烧活化能降低,着火活化能增大,说明阻化剂在煤的整个燃烧阶段并不是全过程起阻化作用,而是一个催化-阻化-催化过程.在失水阶段起催化作用,在着火阶段起阻化作用,在燃烧阶段起催化作用.这对于应用阻化剂的选择具有实际的参考价值和指导意义.     

煤样标志性气体的选择与自燃倾向性实验研究

本文结合某矿采空区的发火现状对标志性气体选择与煤样自燃倾向性进行了系统的实验研究,确定了CO、C2H4、C3H6、C3H8、C2H4／C2H6等气体在适当条件下可以作为该矿煤层自然发火的标志性气体,认定该矿煤层自燃倾向性属于Ⅱ类自燃煤层与Ⅲ类不易自燃煤层。本文的实验研究结果可以用于指导煤矿生产,减少采空区发火的次数和影响范围,降低由此而造成的人员伤亡、财产以及煤炭资源的损失。     

煤矿内因火灾防治技术研究现状

随着开采深度和强度的增大,煤自燃火灾的发生越来越频繁,严重地威胁着国家利益和人民的生命财产安全,影响着我国煤炭工业的持续发展。本文介绍了最近几年国内外内因火灾防治技术方面的研究成果,重点介绍了国内最新煤自燃机理及防治技术方面的研究成果及应用情况,以期为我国煤矿内因火灾的防治提供一条新途径。