煤田火区

摘要： 从传热传质学角度详细阐述了汞迁移机理,建立了半无限大介质和温度影响下汞迁移的数学模型;介绍了RA-915测汞仪的原理和测试过程,并使用RA-915仪器在五虎山煤矿10号火区进行了现场测试,对10号火区汞浓度进行了数值模拟。结果表明:汞浓度越高,对应区域汞浓度等值线越密集。

摘要： 煤田火灾严重威胁火区周边环境和煤矿安全生产。我国受煤田火区灾害严重影响的煤矿主要集中在新疆、宁夏、内蒙古、甘肃,煤田火区精准探测技术难度大。阐述了几种主要的煤田火区探测方法的原理,并对测汞法探测煤田火区的机理进行了详细论述,提出了煤田火区探测新方法,应用于煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点。

摘要： 煤田火灾严重威胁露天矿区周边环境和煤矿安全生产,我国是遭受煤田火灾影响严重的国家之一,我国受煤田火区影响的煤矿主要集中在新疆、宁夏、内蒙、甘肃地区,煤田火区精准探测仍然比较困难。阐述了几种主要的煤田火区探测方法的原理,详细阐述了测汞法探测煤田火区的机理,为煤田火区和露天煤矿火区的探测开发了一种新方法,可以指导煤田火区和露天煤矿火区的探测,实现煤田火区以及高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点。

摘要： 相较于2013年新疆开展的第四次煤田火区普查成果,新疆新生煤田火区增加,部分未治理的煤田火区面积扩大以及责任主体灭失,给新疆煤炭工业的能源基地建设、井田划分、矿区规划、矿井安全生产、生态环境保护带来严重影响。2019年,新疆开展了第五次煤田火区普查,以新疆第五次煤田火区普查结果为研究对象,分析了新疆煤田火区的特点、变化原因、危害和影响。新疆煤田火灾存在分布广、发展快、新火区产生快、易发煤火风险区域多等特点,煤田火区的持续燃烧造成损失煤炭资源、污染大气环境、破坏土壤环境、污染水资源、易发地质灾害等危害。针对上述特点和危害,提出了新疆煤田火区治理措施,为新疆煤田火区治理规划提供了基础资料和决策依据。

摘要： 相较于2013年新疆开展的第四次煤田火区普查成果,新疆新生煤田火区增加,部分未治理的煤田火区面积扩大以及责任主体灭失,给新疆煤炭工业的能源基地建设、井田划分、矿区规划、矿井安全生产、生态环境保护带来严重影响.2019年,新疆开展了第五次煤田火区普查,以新疆第五次煤田火区普查结果为研究对象,分析了新疆煤田火区的特点、变化原因、危害和影响.新疆煤田火灾存在分布广、发展快、新火区产生快、易发煤火风险区域多等特点,煤田火区的持续燃烧造成损失煤炭资源、污染大气环境、破坏土壤环境、污染水资源、易发地质灾害等危害.针对上述特点和危害,提出了新疆煤田火区治理措施,为新疆煤田火区治理规划提供了基础资料和决策依据.

摘要： 煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究,是中国矿业大学(北京)承担的国家自然科学基金项目。课题成果可为地下煤火自燃的早期识别、煤火治理与综合利用以及火区生态恢复提供重要的理论和实验基础。

摘要： 针对已有评价方法未能对煤田火区危险性影响因素进行分析,评价结果可信度偏低,评价耗时上升,提出一种基于模糊数学法的煤田火区危险性综合评价方法,通过预先危险性分析获取诱导事故发生的危险有害因素,对各个因素的危险等级进行评定,同时制定相应的防范措施。利用煤田火区危险性分析结果编制火区危险事故树,获取导致危险发生的最小割集,将各个因素的结构重要度进行排序,获取最为危险的基本事件。组建评价指标体系,同时借助模糊数学法对影响煤田火区危险的因素进行分级评价,通过所组建的评价模型,获取最终的综合评价结果。仿真实验结果表明,所提方法能够获取高精度、高可信度以及低耗时的综合评价结果。

摘要： 针对已有评价方法未能对煤田火区危险性影响因素进行分析,评价结果可信度偏低,评价耗时上升,提出一种基于模糊数学法的煤田火区危险性综合评价方法,通过预先危险性分析获取诱导事故发生的危险有害因素,对各个因素的危险等级进行评定,同时制定相应的防范措施.利用煤田火区危险性分析结果编制火区危险事故树,获取导致危险发生的最小割集,将各个因素的结构重要度进行排序,获取最为危险的基本事件.组建评价指标体系,同时借助模糊数学法对影响煤田火区危险的因素进行分级评价,通过所组建的评价模型,获取最终的综合评价结果.仿真实验结果表明,所提方法能够获取高精度、高可信度以及低耗时的综合评价结果.

摘要： 煤田火区的精准探测是目前煤田火区探测的发展方向,从传热传质学角度详细阐述了汞迁移机理,建立了半无限大介质和温度影响下汞的迁移方程.介绍了RA-915测汞仪的原理,并使用该仪器在五虎山煤矿10号火区进行了现场测试,对10号火区汞浓度进行了数值模拟,确定了汞浓度异常区域.测汞法为煤田火区探测开发了一种新的方法,可以指导煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点.

摘要： 煤田火区的精准探测是目前煤田火区探测的发展方向,从传热传质学角度详细阐述了汞迁移机理,建立了半无限大介质和温度影响下汞的迁移方程。介绍了RA-915测汞仪的原理,并使用该仪器在五虎山煤矿10号火区进行了现场测试,对10号火区汞浓度进行了数值模拟,确定了汞浓度异常区域。测汞法为煤田火区探测开发了一种新的方法,可以指导煤田火区探测,实现煤田火区高温异常区域的超前预测预报,及时采取有效措施消灭煤田火灾火源点。

摘要： 针对国内高温煤田火区爆破中爆炸网络的不安全性,作者采用传爆试验法设计了一种具有逻辑功能的新型爆炸逻辑网络.通过在每个子网络与主网络连接处添加一个爆炸二极管元件,实现控制爆炸子网络中爆轰信号的传播方向.满足爆炸网络的可靠传爆,避免子网络炮孔装药的误爆和早爆事故.实验研究了爆炸二极管元件的内部结构,确定了安全可靠的传爆序列.进行了元件与新型网络的传爆可靠性试验、隔爆安全性试验.实验结果表明:元件内部采用激发装置、15mm～25mm熄爆通道、不同密度分层装药序列作为设计标准.应用于爆炸逻辑网络设计中,起着单向安全控制作用,满足爆轰波信号在网络中单向传播,增加网络的安全性.

摘要： 新疆煤田埋藏浅,出露多,从地质时期开始的自燃,随人类活动和小煤矿的无序开采,日益加剧,造成了资源的巨大损失和严重的环境灾难.在煤田灭火和火区治理、管理中,除人工巡回、航空观测、卫星遥感等监测外,还需要有对未治理煤田的发火机理、燃烧过程,对已治理火区煤层温度下降至熄灭或者积温再次复燃的实时、实地、直接进行温度测量的远程、长期的监测手段.研发了可直测高温、长时远程、无人值守、免维护的新疆煤田火区实时监测系统：以JN5139为核心设计低功耗的外围电路结合MAX31855和K型热电偶形成体积小、功耗低的高温传感器节点，采集40°C-1300°C的煤层温度数据；带有充放电保护的磷酸铁锂电池在太阳能板充电和对节点放电过程中循环多次使用，作为持续能源配置延长了网络寿命；现场数据采集网络与乌鲁木齐监测中心通过带有可调心跳包的GPRS模块实现可靠远程通信；开发的双向通信协议保证通信双方按照规定包格式和顺序正确的传输和接收信号，设置的数据包格式为网络扩展预留了空间。监测系统运行45个月采集到110多万条煤层温度数据，为地质和灭火专家分析监测区地下温度的变化，判断煤层状态、煤层的燃烧情况、燃烧方向等火情提供了依据；对温度变化较快的地区提高时间采样密度增大数据量，有助于进一步分析煤田的发火机理、温度下降或积温复燃的过程。

摘要： 为有效解决煤田火区对下覆工作面安全开采威胁程度的评估难题,基于多孔介质理论,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立了采空区与上覆煤田火区之间的三维几何模型,模拟了O2、CO和CO2浓度场分布,研究了煤田火区与工作面之间复合裂隙群中气体的流动规律,推导出火区下采煤工作面不受火区影响时的最小安全相对静压计算公式,提出了受限流场条件下的上覆煤田火区气体对工作面安全开采影响程度评估方法.运用该评估方法将煤田火区下工作面安全开采威胁程度划分为安全、一般安全和危险三个等级,并在神华乌海能源公司部分矿井得到成功应用,为煤田火区下工作面能否安全开采提供了科学理论依据。

摘要： 新疆是中国煤炭资源开发利用最大的后备基地,赋存有巨厚、高品质的侏罗纪煤层.但新疆特有的气候和煤层赋存条件极易发生煤田火灾,每年损失煤炭储量高达数千万吨,造成了巨大的不可挽回的资源损失和严重的环境问题.在煤田火区的管理和治理中,对火区的温度检测是了解煤层发火机制、保障治理中的人员与机械安全、包围治理成果的重要环节.因此寻求一种可以实现远程、大面积、全天候、长时间、连续、自动实时、直接测量煤田火区温度的手段,就成为了煤田火区治理和管理中的重要研究内容,具有现代意义的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)为此提供了可能.为新疆WSN专门设计的浪涌保护模块，直接在PCB板上由空气放电管、压敏电阻和TVS管三级并联电路，通融量大、输出残压低，能有效地抑制暂态过电压、分流浪涌电流，达到了国家标准中对通融量和防浪涌抗扰度的要求。实现了对低耐压、低耐流的无线传感器网络节点的防护，回波和插入损耗低，不影响信号正常传输。通过从2008年到现在一系列的研究与开发，加上监测中心服务器数据库管理，构成了完整的监测系统。现在，该系统已经在无人值守的野外经历了长时间的实地运行，为判断煤火降温到熄灭、积温复燃提供了基础数据。

摘要： 基于对汝箕沟煤矿煤田火区的详细勘察,通过对335综采工作面生产技术条件的深入了解,对可能影响工作面安全开采的火灾隐患进行了分析与排查,并在此基础之上提出了综采工作面安全开采防灭火技术方案.实践表明,对335综采工作面周边的阴坡火区进行注液氮、注浆与罗克休材料处理,封堵阴坡火区与335工作面上覆二1煤层采空区并惰化二2煤层采空区,有效遏制了阴坡火区与上覆二1、二2煤层采空区对汝箕沟煤矿335工作面安全开采的持续性影响,保障了工作面的安全回采.

摘要： 煤田火区烧毁大量煤炭资源,危及矿井安全生产,引发一系列生态环境问题,对社会经济发展和人民身体健康带来极大的危害(管海晏等,1998;Stracher et al,2004).煤层自燃作为一个复杂的物理、化学和环境作用过程,是多种内在原因和外在条件综合作用的结果(Erdogan et al,2002;文虎等,2003;曹代勇等,2005),本文着重讨论对煤田火区形成和扩展起控制作用的宏观裂隙系统.本文所称与煤火有关的裂隙是指受区域构造运动、采矿活动和地下煤层燃烧影响而形成的宏观裂隙。此类裂隙通常切割煤层及覆岩，通达地表，是煤层与空气接触和自燃后放热散气的主要通道。通过对内蒙乌达煤田火区的详细研究，识别出构造裂隙、采动裂隙、燃烧烘烤裂隙等3种基本成因类型，以及6种复合类型。

摘要： 采用最新对地观测技术-卫生雷达干涉测量(InSAR),对乌达煤火和采空区引起的地面沉降进行监测,通过雷达干涉测量技术分析煤火和其导致的地面位移之间的内在关系,其获取的地面沉降结果将有助于对煤矿采空区、煤火燃烧区的动态监测,有助于发现新火区,并且与其他煤火监测方法互为补充.

摘要： 为了检测煤田火区引起的地面温度异常地区，利用热红外遥感的手段，在讨论了ASTER数据地表温度反演的方法的基础上，应用新疆轮台县阳霞火区ASTER热红外波段数据反演地表温度，把得到的温度影像进行阈值分割来提取地表温度异常信息，然后与实地测量得到的该区域的地表火区分布情况进行了对比验证。试验表明：从ASTER卫星图像上提取的温度异常区和实地测量圈定的煤田火区分布位置具有较好的对应关系。这为利用卫星热红外遥感检测煤田火区提供了技术依据，本研究提出了一套利用ASTER热红外波段基于ENVI遥感图像处理软件进行煤田火区温度异常信息提取的技术流程。

摘要： 探明废弃老窑采空区和圈定煤田火区成为环境地质中一项重要的任务.本文针对这些区域的特点,在理论与实际的结合上采用了高分辨地电阻率和小线圈瞬变场法,获得了较好效果.

摘要： 内蒙古自治区东部五盟市地区即蒙东地区,其褐煤资源丰富,煤炭自燃等级达Ⅰ～Ⅱ级,自燃倾向性为容易自燃—自燃.该地区煤炭资源的燃烧造成严重的人类健康、环境污染和经济损失问题.收集了蒙东地区26处煤(矿)田火区勘查报告、物探总结等资料,结合蒙东地区环境、地质和煤质特点,以现代勘查技术在该区域的实际应用为基础,总结了蒙东地区煤炭火区的遥感影响和地球物理技术特征,综合利用勘探提供的信息圈定火烧区范围、建立燃烧模型,各区均成功地完成了深部钻探验证工作,为灾害区的治理提供了准确的依据.蒙东地区煤炭火区勘查的经验,能够为今后的煤炭火区勘查工作提供指导.

摘要： 本发明公开了一种矿井火与地表火共存煤田火区浅部控氧窒息治理方法，属于煤田火区治理技术领域，解决了现有技术中剥离工程量大、钻孔施工量大、水浆充填量大，导致工期长、高效治理难的问题。本发明方法包括以下步骤：S1.对火区地表进行局部剥离，形成阶梯型工作平台；S2.通过浅部治理钻孔注入充填料填充空洞区；S3.在平台上对火区浅部高温区降温；S4.当浅部整体温度降至100°C后，对浅部降温区进行分层封堵，并对火区进行监测；S5.若出现温度反弹对反弹区及其边界再次进行封堵；S6.若再次出现温度反弹现象，重复步骤S5；无反弹现象后，治理结束。本发明方法适用于矿井火与地表火共存的煤田火区的治理。

摘要： 本发明公开了一种提取煤田火区地下高温区热能的方法，包括：通过自然电位法和地面探测钻孔确定热提取靶区，在热提取靶区利用注入钻孔将低温气态热媒送至热提取靶区的地下高温区中，气态热媒与高温煤岩体发生热交换后，再通过抽出钻孔将高温气态热媒抽出地表；抽取高温气态热媒的同时持续监测热提取靶区的自然电位，在热提取靶区持续存在的电位异常区内布置套管式钻孔换热器完成该区域高温煤岩与液态热媒的热交换；当抽取的气态热媒和液态热媒温度达到70°C或以下时，停止热提取作业。本发明能够实现对透气性不均匀的煤田火区地下高温区热能的高效提取，具有广泛的实用性。

摘要： 本发明公开了一种用于煤田火区浅部采空区的灭火材料及其制备方法，该灭火材料包括以下重量份原料：黄土25‑35份、水8‑12份、悬沙颗粒25‑50份、无机防灭火材料10‑20份、灭火固化膨胀材料15‑30份、高分子固体灭火材料5‑10份；本发明制得的煤田火区浅部采空区的灭火材料填充性能、流动性能以及保水性能较好，可快速降低煤田火区温度，有效阻止空气流动，从而防止煤田火区浅部采空区进一步燃烧，降低了煤田火区浅部采空区燃烧对大气环境的破坏，同时，节省了灭火材料和降低了灭火成本，对煤田火区浅部采空区治理具有显著的社会效益和经济效益。

摘要： 本发明公开了一种矿井火与地表火共存煤田火区浅部控氧窒息治理方法，属于煤田火区治理技术领域，解决了现有技术中剥离工程量大、钻孔施工量大、水浆充填量大，导致工期长、高效治理难的问题。本发明方法包括以下步骤：S1.对火区地表进行局部剥离，形成阶梯型工作平台；S2.通过浅部治理钻孔注入充填料填充空洞区；S3.在平台上对火区浅部高温区降温；S4.当浅部整体温度降至100°C后，对浅部降温区进行分层封堵，并对火区进行监测；S5.若出现温度反弹对反弹区及其边界再次进行封堵；S6.若再次出现温度反弹现象，重复步骤S5；无反弹现象后，治理结束。本发明方法适用于矿井火与地表火共存的煤田火区的治理。

摘要： 本发明公开了一种提取煤田火区地下高温区热能的方法，包括：通过自然电位法和地面探测钻孔确定热提取靶区，在热提取靶区利用注入钻孔将低温气态热媒送至热提取靶区的地下高温区中，气态热媒与高温煤岩体发生热交换后，再通过抽出钻孔将高温气态热媒抽出地表；抽取高温气态热媒的同时持续监测热提取靶区的自然电位，在热提取靶区持续存在的电位异常区内布置套管式钻孔换热器完成该区域高温煤岩与液态热媒的热交换；当抽取的气态热媒和液态热媒温度达到70°C或以下时，停止热提取作业。本发明能够实现对透气性不均匀的煤田火区地下高温区热能的高效提取，具有广泛的实用性。

摘要： 本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，具体涉及一种煤田火区空‑土垂直气体通量的监测系统及监测方法。监测系统包括地表低空监测模块、土壤表层监测模块、无人机高空监测模块和控制与数据采集模块，控制与数据采集模块包括折叠式太阳能板、数据采集器、数据显示屏、无人机监控屏、控制开关和数据传输口，地表低空监测模块、土壤表层监测模块和无人机高空监测模块监测的数据上传至数据显示屏，工作电脑主机通过数据传输口获取数据采集器所采集的数据，并基于预先设置的计算公式计算得到地表低空区域内、土壤区域内和高空区域内的气体通量。本发明能够确保实现连续性自动化监测，提高监测系统的适应性。

摘要： 本发明属于借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料技术领域，具体涉及一种煤田火区多区域同步监测气体通量的装置及方法。装置包括低空监测模块、土壤监测模块、裂隙监测模块和数据采集与供电模块，数据采集与供电模块包括折叠式太阳能板和数据采集与供电箱，数据采集与供电箱内设置有蓄电池、数据采集主机、太阳能控制器和总控制开关，低空监测模块、土壤监测模块和裂隙监测模块监测的数据上传至数据采集主机，工作电脑主机获取数据采集主机的监测数据，并基于预先设置的计算公式计算得到低空区域内、土壤区域内不同深度和裂隙区域内的气体通量。本发明能有效监测不同区域的气体通量，确保实现自动化连续监测，提高装置的适应性。

摘要： 本发明公开了一种栅格法划分煤田火区建立帷幕墙治理煤自燃的方法，包括：确定煤层分布情况及发火情况；以火源或煤层高温区在地面上的竖直投影为中心将地面划分为栅格；在划分好的栅格线位置上分别从地面竖直向下施工钻孔；通过钻孔在煤层水平方向上打炮眼钻孔，安装爆破管并向爆破管中填塞炸药，进行爆破，使得栅格线在煤层的竖直投影上形成地下空间；形成地下帷幕墙：通过钻孔注入阻燃材料形成地下帷幕墙，阻断煤火传播。本发明利用煤层分布情况规划网格，通过定向爆破建立地下帷幕墙，截断火路实现了火无可燃物而自灭；并且阻燃材料截断漏气通道，阻止火路的发展，实现火无氧而自熄，将火区控制在小范围内，能够有效预防大范围煤田火灾的发生。

摘要： 本发明公开了一种用于煤田火区浅部采空区的灭火材料及其制备方法，该灭火材料包括以下重量份原料：黄土25‑35份、水8‑12份、悬沙颗粒25‑50份、无机防灭火材料10‑20份、灭火固化膨胀材料15‑30份、高分子固体灭火材料5‑10份；本发明制得的煤田火区浅部采空区的灭火材料填充性能、流动性能以及保水性能较好，可快速降低煤田火区温度，有效阻止空气流动，从而防止煤田火区浅部采空区进一步燃烧，降低了煤田火区浅部采空区燃烧对大气环境的破坏，同时，节省了灭火材料和降低了灭火成本，对煤田火区浅部采空区治理具有显著的社会效益和经济效益。

摘要： 本实用新型提供一种多通道煤田火区自燃气体通量自动监测设备，包括抽气箱室、冷却部分、气体检测模块、太阳能供电板和显示控制模块，抽气箱室的进气口和出气口分别设有电磁阀，且出气口通过输气管道与气体检测模块连接，冷却部分包裹在输气管道外部，气体检测模块连接有抽气泵。在测量时能够实现同一区域多点测量，抽气箱室中气体可以充分混合均匀，并使测量气体充分降温后，进入气体分析模块，保护传感器不受高温损害，降低了检测工作的人工成本与时间成本，提高了对煤区自燃气体通量检测的准确性。