煤自燃

摘要： 采用程序升温方法分析不同粒径实验煤样在自燃氧化过程中的气体发生发展规律,从而确定自然堆积松散煤体(由不同粒径组成)的自燃气体指标及其临界值,为建立曙光煤矿2号煤层采空区遗煤自然发火的预测预报气体指标体系提供实验依据。实验结果表明:CO气体的出现显示煤体进入自燃氧化状态,当温度超过80°C后,CO浓度呈现指数型增长,且粒径越小CO浓度越大;C_(2)H_(4)、C_(3)H_(8)气体的出现可以作为煤体进入到快速氧化阶段的重要判定指标,CO/CO_(2)、C_(2)H_(4)/CH_(4)值可以作为煤自燃高温阶段的辅助判定指标,研究结果为曙光煤矿2号煤层采空区遗煤自燃氧化状态的预测预报及主动防控提供了理论依据。

摘要： 为预防唐家会煤矿61102特厚孤岛工作面煤自燃隐患发生,保障工作面的安全收作,通过监测61102工作面进回风顺槽与相邻采空区间的气压变化,分析进回风顺槽与相邻采空区存在“呼吸”现象及规律,结合煤自燃理论基础,从遗煤堆积、漏风供氧及氧化蓄热等方面,研究在“呼吸效应”影响下工作面收作期间煤自然发火原因及特点,提出以“控氧控温、减氧降温”为主的防火思路,制定了“三位一体”的煤自燃预测预报体系,构建了以“煤柱加固、建隔离带堵漏控氧、注氮惰化降氧及注胶降温”为主的综合防火方案。现场实践表明:在工作面收作期间,通过采取煤柱破碎带加固、隅角建隔离带、区域控风、注氮降氧及注胶降温等针对性防控措施,使工作面回风隅角CO浓度降至10×10^(-6)以下,火灾系数R_(2)×100降至0.1以下,有效预防了采空区遗煤自燃,保障了工作面的安全回撤。实践成果为其他矿区类似工作面的防火提供了参考依据。

摘要： 矿井煤自燃会使得资源浪费,威胁矿工的生命安全,严重制约矿井安全生产。采用煤自燃危险区域判定理论,通过Fluent数值模拟软件,对陕煤集团建庄煤矿采煤工作面不同风量影响下采场气热参数进行模拟和分析,得出不同风量下采空区自燃“三带”的影响范围,为矿井煤自燃预防和控制提供了一定的指导。

摘要： 为了探究二次氧化作用对煤自燃特性的影响,降低矿井采空区遗煤复燃的风险,以平煤六矿22290工作面原始煤样和氧化煤样为二次氧化研究对象,分析气体产物产生规律,测试二次氧化前后煤样特征温度以及二次氧化前后煤样内官能团的数量变化规律。研究结果表明:二次氧化煤样的CO和C_(2)H_(4)产生速率较原煤更快、放热强度也高于原煤,而且氧化煤样的临界温度、干裂温度、最大增速温度、失重温度均低于原煤;微观结构分析表明,二次氧化煤样中的含氧官能团-OH、-COOH和-C=O含量与原煤相比均有明显增加,而甲基和亚甲基的含量有略微下降。二次氧化煤具有更强的低温氧化性,更容易发生氧化自燃。

摘要： 为研究多因素影响下重力热管的提热性能,采用正交实验方法研究工质种类、充液率,以及长径比等内在因素的综合效应,并对实验结果采用多指标权重与极差分析法进行分析,得出重力热管最佳提热性能的组合因素。结果表明:重力热管的使用能有效降低煤堆内部温度,抑制煤堆温度上升;重力热管的产冷量、有效影响半径与煤堆温度成正比;当煤堆温度为70°C左右时,各因素的较优水平组合:工质为Al_(2)O_(3),充液率为15%,长径比为25.0;当煤堆温度升至210°C时,各因素的较优水平组合:工质为Al_(2)O_(3),充液率为25%,长径比为25.0。

摘要： 漏风强度不仅加大煤自燃的危险性,而且是采空区遗煤自燃引发煤火灾害的致因。为探究火区启封时漏风强度对遗煤自燃特性的影响,利用煤自燃特性测定装置对煤样进行程序升温实验,然后运用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)进行分析,得到不同气体环境下各特征温度点官能团相对含量变化。结果表明:含氧基团中,伴随温度阶段的提升,-COOH含量整体上升,-C-O-含量波动虽不明显,但整体含量较高;-OH官能团中,在各温度阶段都有存在且谱峰强度明显;脂肪烃中,-CH_(3)和-CH_(2)的谱峰面积均较大,无论干空气或氮气氛围各温度点都有参与反应,且活性较高;通过结构参数值分析,T_(120)是关键的活性点温度;干空气或氮气氛围下自然降温处理的煤样,在T_(120)相比原煤各官能团反应更加剧烈,官能团变化更大;整体上氮气氛围官能团变化增长和下降的趋势相比干空气氛围变化较小,煤复燃的危险性也降低。

摘要： 根据开放式沿空留巷采空区漏风强度较大、风流运移规律复杂的特点,构建了沿空留巷采空区风流运移影响因素指标,建立了Y型通风采空区渗透率分布模型,提出了基于平行四边形面积判定的Y型通风工作面采空区横向氧化带区域划分方法。在漏风源堵漏控风机制分析的基础上,采用数值模拟方法,研究了漏风封堵位置影响采空区风流运移变化规律。试验结果表明:靠近沿空留巷侧的采空区漏风风速大于非沿空留巷侧,受风流的惯性影响工作面下隅角处沿采空区深部方向的漏风风速较大,形成了风流惯性冲击区;漏风源堵漏控风方法减小了横向氧化带的宽度、增大了横向氧化带与工作面的夹角,不影响纵向氧化带的宽度;封堵下隅角时,采空区氧化带区域面积最小。研究成果可为类似条件下的开放式沿空留巷采空区煤自燃控风技术提供理论指导。

摘要： 以五阳煤矿7607回采工作面采空区为工程实例,运用煤自然发火试验装置,分析煤炭自然发火特性;通过束管监测气体含量,判定工作面自燃三带的分布情况;现场监测分析采空区内02.CO、以及CH,浓度变化,判定进入采空区38 m内是散热带.38~105 m是自燃带、105 m后是窒息带;可为矿井今后防灭火工作提供科学依据。

摘要： 煤矿开采过程中,地下水流入煤层裂缝,煤体受到不同程度水量浸泡,其自燃特性受到影响不利于矿井防灭火工作。为研究不同浸水程度煤体自燃特性,对唐山矿0250煤层煤样进行水浸煤制作,对不同浸水程度煤样进行程序升温、低温液氮吸附、傅里叶红外光谱实验。通过实验结果可知:随着浸水程度的提高,比表面积下降,大孔比例增加,耗氧速率和CO、CO_(2)产生率提高;脂肪烃基团含量降低,芳香烃和含氧官能团含量增大。实验结果表明:浸水导致煤体小孔向大孔转化,孔隙与裂隙的连接性增强,煤体与氧气接触面积增大,有利于对氧气的物理吸附;浸水促进过氧络合物的生成,有利于对氧气的化学吸附;随着浸水量的增加,羟基(—OH)含量提高,煤体在低温氧化阶段表现出氧化特性越明显,羰基(C=O)、羧基(—COOH)含量增加,导致煤体氧化燃烧阶段氧气消耗量、耗氧速率及CO、CO_(2)产生率提高;浸水促进了煤体内官能团的相互转化。

摘要： 为实现煤自燃过程的精细分级与自燃隐患的精确预警,保障井下煤自燃防治工作有效开展和煤炭资源安全开采。以甘肃王家山矿202工作面煤样为测试对象,采用煤自然发火试验与程序升温试验手段模拟煤体自然发火过程。测定煤自燃指标气体等特性参数数据,分析相关指标气体特征,将煤自燃过程划分为稳定、波动和剧烈反应3大区间。通过处理指标数据以比值、Logistic函数拟合的方式重构数据曲线(R^(2)接近0.99),结合“潜伏、氧化、自热、临界、热解、裂变、燃烧”7阶段精细划分理论与方法,确定煤自燃各反应阶段内的风险等级及指标阈值:预警初值(O_(2)与CO关联数据点);低风险阶段(Φ(CO)/Φ(O_(2)),0.1~4);较大风险阶段(C_(2)H_(4)>0.0006%);重大风险阶段(Φ(C_(2)H_(4))/Φ(C_(2)H_(6))>600);灾变阶段(浓烟),最终构建了7阶段煤自燃隐患预警体系。研究结果表明:该预警体系能够通过井下气样监测数据快速确定隐患区域内的风险等级,并结合指标Logistic拟合曲线推断隐患发展趋势,对现场煤自燃准确预警与精准防控具有重要的实际指导意义。

摘要： 通过分析现有煤自燃监测中光纤测温系统和地面束管监测系统的优缺点,提出集光纤测温和工作面束管监测优势于一体的采空区煤自燃多参数监测系统,监测采空区遗煤温度和CO、CO2、CH4、O2等气体浓度.通过数值模拟分析煤自然发火条件下采空区温度场、气体浓度分布规律,确定出采空区煤自燃特征参数监测点布置的关键参数,优化测点布置方案,实现煤自燃特征信息的全面合理监测和采集,该系统的应用可以解决煤矿采空区自燃的监测问题.

摘要： 为解决恒大公司高瓦斯易自燃厚煤层夹盘自然分层开采过程中的瓦斯抽采与预防自燃之间存在的严重矛盾,提出了瓦斯抽采与预防煤自燃兼顾的动态平衡"三区":上下采空区连通区;进、回风巷顶板局部漏风区和上采空区密闭漏风区,并提出了针对性各分区的瓦斯抽采与预防煤自燃的分区动态平衡技术.技术核心是根据监测的抽采管路中的瓦斯和氧气浓度,及采空区自燃标志性气体浓度和温度,动态地调节瓦斯抽采流量和惰气注入量,减少漏风,有效预防遗煤自燃.该技术在恒大公司综放工作面5333(B)得以成功应用,工作面风流瓦斯浓度被控制在0.6％以下,采空区遗煤没有发生自燃征兆,在保证有效抽采瓦斯的同时杜绝了采空区自然发火。

摘要： 采用煤自燃发火气体产物分析模拟实验装置对包头阿刀亥煤矿CU2煤层西部采区1187综放工作面煤样进行煤自燃实验研究,在送入氧气浓度分别为20.9％、10.0％、7.0％的情况下煤样在自燃氧化过程CO气体的生成规律.实验发现:煤样氧化温度在180°C之前,CO气体的生成规律与煤氧化温度成近似指数关系;氧化温度超过180°C后,煤样进行激烈氧化阶段,CO浓度快速升高,无规律,但氧浓度对其影响明显.不同供氧浓度在煤样进入激烈氧化阶段前对煤样升温的影响不大,进入激烈氧化阶段后,供氧浓度为20.9％时使煤温出现高低波动发展,而氧浓度为10.0％、7.0％时煤温仍持续快速升温.

摘要： 本文采用煤自燃的模拟试验装置,对兖州东滩矿 3＃煤层煤样在不同的氧浓度条件下(分别为21％、13％、10％、7％和5％)进行了煤样自燃过程的实验研究,分别得到了两煤样的一氧化碳浓度与煤温关系曲线、自燃氧化中氧浓度的变化曲线、不同氧浓度下的热力学特性曲线、煤样CO增率与煤温关系曲线和煤样耗氧速度与煤温关系曲线.经过分析研究得出,不同温度下反应生成的指标气体成分不同,以一氧化碳、乙烯和乙炔作为标志气体比较合适,能准确反映出煤的不同的自燃阶段.通过对数据的分析对比研究,得出了东滩煤矿3＃煤层的自燃临界氧浓度指标为10％.

摘要： 深部煤层瓦斯与煤自燃灾害伴生,瓦斯治理过程中因漏气不仅会造成瓦斯抽采浓度低,还会引起钻孔周边的浮煤氧化升温,甚至煤自燃.本论文综合考虑了瓦斯抽采涉及的煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热-能量传输等多物理-化学耦合过程,建立瓦斯抽采的多场耦合新模型.模型的正确性通过与以前的数学模型得到验证.验证的模型被用于定量评价多参数(瓦斯解吸-扩散时间、煤初始渗透率、漏风压差对煤自燃的影响.结果表明(1)煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸和煤氧化热膨胀的竞争效应共同决定了煤渗透率趋势.(2)基质瓦斯解吸扩散到煤裂隙中不仅会稀释氧气浓度、惰化自燃煤体,还会阻隔外界空气渗入多孔介质煤中.(3)瓦斯解吸-扩散时间越长,漏风压差、煤渗透率和煤-氧反应热越大,煤介质渗透速度越高、煤-氧反应越剧烈和煤自燃升温温度越高.

摘要： 在煤炭的深部开采过程中,煤矿井下面临更为严重的热动力灾害威胁.随着煤炭开采深度的增加,地温增高导致煤的自然发火期缩短,加之因矿压增大,使得煤更易破碎,煤自燃灾害将更加突出.深部开采中瓦斯涌出量大幅增加,通风系统也更为复杂,瓦斯燃烧与爆炸事故的发生概率及危害性增大.本文分析了深部煤炭开采中的煤、瓦斯发生热动力灾害的主要影响因素及发生条件,提出了去除或减少可燃物、控制点火源、减少漏风、提高通风系统可靠性、采用高效阻化防火材料等防治热动力灾害的对策.

摘要： 采空区遗煤自燃火源位置难以确定,防灭火工作难度大.本文介绍了采用测氡法和钻孔探测法探测采空区火源位置,以及注氮防灭火技术在五虎山矿的综合应用与效果,可为有类似发火情况的矿井提供技术参考.老采空区遗煤发火向来是煤矿防灭火的难题，如果处理不及时、不得当容易引发一系列安全事故，尤其是在矿井通风系统存在缺陷的矿井，更应该引起高度的重视和警觉。单纯的地表掩埋、注浆可能很难从根本上灭火，多种防灭火技术手段的结合，如地面测氡探测高温异常区域，结合钻孔探测高温区域的具体位置和深度，再利用探测钻孔注浆一整套地面治理方法。井下可以采用封闭发火区域并向发火区域注氮的手段来防止有害气体影响井下的正常生产。经过多种防灭火措施的综合使用，五虎山矿的1201工作面发火情况得到有效的控制和治理，封闭火区内的有害气体的浓度大大降低。多种探测和防灭火手段在五虎山矿的综合应用取得很好的效果，为有类似发火情况的矿井提供技术参考。

摘要： 应用傅利叶变换红外光谱仪实验研究了煤在氧化自燃过程中不同温度下生成的气体产物。温度升至120～170°C左右时,有甲烷生成。采用密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上研究了煤与氧发生自燃反应生成甲烷的反应体系,对反应势能面上各驻点的几何构型进行了全优化,用频率分析方法和内禀反应坐标(IRC)方法对过渡态进行了验证。计算结果表明,煤氧化自燃生成甲烷的反应是氧分子攻击苯环侧链上的丙基中间的碳原子,使苯环侧链上丙基生成带酸的基团(-CH2-COOH)和甲烷。由反应活化能可知,生成CH4的反应是一个自发式反应。

摘要： 本文通过对浅埋深厚煤层自燃规律分析,现场考察16402综放工作面采空区自燃"三带",结合模拟分析研究"三带"的分布规律,明确了采空区注氮防火工艺,并取得了较好现场应用效果.根据老石旦煤矿16402浅埋深厚煤层综放工作面煤层条件和开采工艺特点，对16402浅埋深厚煤层综放采空区自燃“三带”进行现场考察，根据束管监测实测结果，结合FLUENT数值模拟确定自燃带范围和最低日推进度，明确了有针对性的注氮防灭火工艺，经现场应用取得良好的自燃防治效果，为同类浅埋深厚煤层综采放顶煤工作面自燃防治实现安全高效生产提供了研究参考。

摘要： 本文通过对浅埋深厚煤层自燃规律分析,现场考察16402综放工作面采空区自燃"三带",结合模拟分析研究"三带"的分布规律,明确了采空区注氮防火工艺,并取得了较好现场应用效果.根据老石旦煤矿16402浅埋深厚煤层综放工作面煤层条件和开采工艺特点，对16402浅埋深厚煤层综放采空区自燃“三带”进行现场考察，根据束管监测实测结果，结合FLUENT数值模拟确定自燃带范围和最低日推进度，明确了有针对性的注氮防灭火工艺，经现场应用取得良好的自燃防治效果，为同类浅埋深厚煤层综采放顶煤工作面自燃防治实现安全高效生产提供了研究参考。

摘要： 本发明公开了一种储煤筒仓内部煤体自燃位置预测方法，包括：建立储煤筒仓计算模型，进行网格化分；设置参数边界条件；对整个工况进行初始化，设置最大计算步长，开始计算；得到计算结果后，建立以储煤筒仓内壁面温度测点的位置坐标和温度值作为输入、以自燃点的坐标和温度值作为输出的三层BP神经训练网络，将得到的网格线区域内层节点温度中90％的数据作为训练样本，剩余10％的数据作为测试样本，得出自燃位置的预测结果；将训练后的三层BP神经网络应用于实际电厂储煤筒仓内部进行煤体自燃点预测。本发明的有益效果：通过神经网络方法，对储煤筒仓煤位自燃点进行预测，可以在温度监测预警前找到自燃点位置，保证电厂储煤系统安全运行。

摘要： 本发明公开了一种自加热煤样罐，包括箱式罐体、罐盖、加热温度控制系统和气路，箱式罐体和罐盖均为双层结构，外层均由碳钢材料制成，内层均由耐火材料制成，箱式罐体的内侧壁上和内底面上均设置有加热丝，箱式罐体内下部设置有钢网，箱式罐体的内底面上固定连接有多根高温加热棒，高温加热棒的最高加热温度不低于1200°C；加热温度控制系统包括S型单铂铑热电偶、温控仪、第一可控硅和第二可控硅；气路包括进气管出气管；本发明还公开了一种利用自加热煤样罐进行煤自燃特性测试加热煤的方法。本发明能够实现煤样的均匀加热，能够有效提高煤自燃特性测试的精度，且能够用于进行高温阶段煤自燃特性研究，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

摘要： 本发明公开了一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，包括底座、行走系统、箱体、控制器、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪、报警器和驱动机构。本发明提供的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，融合了红外成像、激光测距、卫星定位，实现了在全自动监测，能够在煤层自热期监测煤台阶上的煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

摘要： 本发明公开了一种煤体瓦斯含量对煤自燃特性影响研究实验台及其使用方法，可实现同一煤样在不同瓦斯压力吸附平衡后进行自燃程序升温实验，根据吸附实验时计算机采集的平衡压力，运用Langmuir单分子层吸附理论定量确定某一吸附平衡压力下的瓦斯吸附量，同时煤样在压力P下吸附平衡后，通过调节气体压缩机的出口气体压力使通入空气的压力达到吸附平衡压力P，不间断注入气体，保证罐体内的压力恒定，并运用压力表实时压力监测，在压力恒定不变的情况下，含瓦斯煤体因压力变化而解吸的瓦斯量可忽略不计，消除了由于压力变化因素，最后利用气相色谱仪对储气罐内的气体进行气体成分分析，实现了瓦斯含量对煤自燃特性影响的定量分析。

摘要： 本发明公开了一种自加热煤样罐，包括箱式罐体、罐盖、加热温度控制系统和气路，箱式罐体和罐盖均为双层结构，外层均由碳钢材料制成，内层均由耐火材料制成，箱式罐体的内侧壁上和内底面上均设置有加热丝，箱式罐体内下部设置有钢网，箱式罐体的内底面上固定连接有多根高温加热棒，高温加热棒的最高加热温度不低于1200°C；加热温度控制系统包括S型单铂铑热电偶、温控仪、第一可控硅和第二可控硅；气路包括进气管出气管；本发明还公开了一种利用自加热煤样罐进行煤自燃特性测试加热煤的方法。本发明能够实现煤样的均匀加热，能够有效提高煤自燃特性测试的精度，且能够用于进行高温阶段煤自燃特性研究，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

摘要： 本发明公开了一种易自燃煤层工作面停产期间采空区煤自燃防控方法。该方法包括：先按工作面停产时倾向长度将其划分为A1、A2和A3三个灾害防控区段；在A1和A3区段，采取在进(回)风隅角处悬挂混凝土帆布、向支架后方采空区施工高位措施钻孔压注高保水烟气泡沫和冷却电厂烟气惰气、从支架间空隙向采空区插管压注膨胀固化泡沫、悬挂阻燃风筒布包裹支架等措施；在A2区段，在支架间的空隙向采空区后方插管压注轻质固化充填材料形成封堵墙。本发明针对易自燃煤层工作面停产期间各区域煤自燃灾害危险程度不同的特点，提出分区段治理、多措施协同的防控方法，显著提高了煤自燃灾害的防控效率及有效性。

摘要： 本发明属于材料制备技术领域，公开了一种防治小煤柱瓦斯与煤自燃复合灾害信息处理方法，采用基于现代计算机数值模拟技术，采用FLAC3D数值模拟软件，分别从横向与纵向两个层面分析了小煤柱两侧巷道掘进以及工作面回采过程中峰值应力的动态演变规律，确定了煤柱塑性损伤范围，并以此为基础推演出小煤柱内部裂隙的动态发育过程以及重点损伤区域。本发明采用ANSYSFluent数值模拟软件仿真模拟了小煤柱裂隙发育过程中气体在小煤柱、工作面采空区以及邻近老空区内部的运移规律，揭示了小煤柱裂隙发育对煤自燃与复合灾害的影响机理，并对比分析了小煤柱与邻近老空区注浆前后煤自燃与复合灾害危险区域面积。

摘要： 本发明公开了一种用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，包括底座、行走系统、箱体、控制器、红外成像仪、激光测距仪、卫星定位仪、报警器和驱动机构。本发明提供的用于监测煤台阶上的煤自燃的监测设备及监测方法，融合了红外成像、激光测距、卫星定位，实现了在全自动监测，能够在煤层自热期监测煤台阶上的煤自燃，可以有效防止煤层自燃的发生，提高了生产的安全性，并有利于避免经济和能源的损失。

摘要： 本发明公开了一种煤自燃及煤与瓦斯混合爆炸试验系统，包括试验炉、空气储罐、瓦斯储罐、气相色谱仪、温度显示仪和温控加热系统，试验炉包括炉体和炉体底座，炉体的炉门上设有圆形观测窗口，空气储罐的出气口与炉体的空气进口连接，瓦斯储罐的出气口与炉体的瓦斯进口连接，空气进气管道上安装有空气流量控制阀，瓦斯进气管道上从瓦斯储罐至炉体依次安装有压力表、流量计和瓦斯流量控制阀，炉体的气体采集口与气相色谱仪连接；炉体内安装有热电阻传感器，热电阻传感器与温度显示仪连接，炉体的泄压出口安装有泄压阀。本发明可测定致使煤自燃发展成瓦斯与煤尘爆炸的临界温度、瓦斯量及爆炸产物等参数，从而对煤自燃及煤与瓦斯爆炸规律进行研究。

摘要： 本实用新型属于模拟煤自燃测试技术领域，尤其是一种模拟采空区煤自燃过程及自燃特性测试装置，针对现有的模拟采空区煤自燃测试中，需要及时将燃烧的煤扑灭，一般通过人工控制喷头转向进行浇灭，比较麻烦的问题，现提出如下方案，其包括试验箱，所述试验箱的一侧内壁上转动设置有四个滚轮，四个滚轮上滚动设置有同一个滑板，滑板上固定设置有安装块，安装块的底部固定安装有喷头，喷头上固定连接有软管，软管的一端延伸至试验箱的上方并固定连接有水箱，安装块的底部固定连接有第一挡杆，本实用新型通过转盘转动可以转动第二挡杆，通过第二挡杆与第一挡杆、第三挡杆相配合，可以来回推动滑板滑动，从而推动喷头来回移动进行喷水灭火。