惰性气体对煤低温氧化过程官能团变化影响研究

结合煤低温氧化实验,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR),研究了惰性气体(CO_(2)和N_(2))抑制煤自燃氧化的作用机制。实验表明,煤低温氧化过程伴随官能团的转化,CO_(2)和N_(2)惰化条件下,各活性官能团(-C-O-,-C‖O,-CH_(2)、-CH_(3),-OH)峰面积变化幅度明显小于干空气条件下,说明N_(2)与CO_(2)能够对煤体的氧化反应起到很好的抑制作用,使煤不易自燃。比较抑制效果参数R(R-C-O-和R-C‖O)和P(P-CH_(2)、-CH_(3),P-OH)值可知,CO_(2)比N_(2)具有更好的抑制煤自燃的能力。根据活性官能团的变化特征,比较N_(2)和CO_(2)在防治煤炭自燃方面的差异,研究为发展与完善惰性气体防灭火技术提供了实验基础和理论依据。

N_(2)及CO_(2)抑制煤自燃效果实验研究

为对比CO_(2)和N_(2)抑制煤自燃氧化的效果,基于吸附及低温氧化实验系统,研究了干空气、N_(2)+干空气混合气体、CO_(2)+干空气混合气体条件下煤中自由基变化规律,以及标志气体CO的产生过程。实验表明,0~0.1 MPa升压阶段煤对不同气体吸附量随吸附压力线性增长;煤对气体物理吸附量满足CO_(2)>O_(2)>N_(2)的关系,随着温度的升高,自由基浓度与CO浓度均在上升,但惰化条件下的增长速率及增长幅度显著小于干空气条件下,可见惰性气体可以抑制煤的低温氧化,通过抑制效果的数值比较,各温度阶段CO_(2)的阻化效果优于N_(2),研究成果对指导采空区自燃火灾防治工作具有重要意义。

煤与瓦斯突出事故预警系统的研究与应用

阐述了煤与瓦斯突出事故预警系统设计的基本思路,介绍了系统的主要功能和主要构成。系统实现了安全信息系统管理、突出危险性动态预测、图纸及预警结果远程浏览、专家辅助决策等功能。本系统对于预测预报、减少煤与瓦斯突出事故具有重大的现实意义。该系统已经在重庆煤业集团公司得到了成功的应用。系统同样也可应用于其它突出矿井,具有极大的推广价值。

混合煤样中软分层对煤与瓦斯突出的影响

在单一煤体吸附瓦斯的基础上,选用某煤矿硬煤和软煤,按照不同的厚度比进行分层混合,模拟煤层中软分层。运用Langmuir单分子层吸附理论,对混合煤样中软分层的吸附性质及其存在对煤与瓦斯突出的影响进行了研究。实验中利用自行研制的高压瓦斯吸附仪,对不同厚度比的混合煤样吸附瓦斯气体的等温吸附曲线、吸附常数a、b进行了实验分析,并得出了吸附量随压力的变化形态和吸附常数a、b随硬煤和软煤厚度比的变化形态。分析结果发现在软分层与其上覆硬煤层厚度近似相等时,发生突出的危险性最大,并通过理论分析说明了软分层的存在,煤层易发生煤与瓦斯突出的原因。可为煤与瓦斯突出机理的研究提供理论基础和思路。

急倾斜远距离下保护层开采过程数值模拟及现场应用

基于计算机系统的UDEC3.1软件,模拟了K93煤层作为下保护层开采时上覆岩层裂隙演化规律。通过数值模拟分析表明了K93煤层作为保护层的有效性。最后,经现场实地效果考察,得出了K3煤层开采前后,Ka煤层瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量的变化规律。

某生产楼TMD减振系统的应用分析研究

简单介绍了TMD减振系统的原理.针对某生产楼在生产运行过程中楼板的明显振感,对生产楼进行振动检测,通过鉴定结论提出将TMD减振系统应用到该生产楼,并结合ANSYS谐响应分析提出该生产楼最优TMD减振系统应用方案.

矿山个体防尘装备的发展与探讨

阐述了我国矿山个体防尘装备的发展历程,并通过对我国现行防尘装备标准的研究,得出其在一定程度上能有效保护佩戴者。对我国煤矿井下广泛采用的个体防尘装备进行了归类分析并做出原理说明,总结出个体防尘装备的选择方法,为矿山人员选用个体防尘装备提供依据,为今后个体防尘装备的研制奠定理论基础。结合目前的现状和应用分析,对今后个体防尘装备的发展趋势进行了展望。

自燃矸石山火源位置确定及注浆防灭火技术应用研究

针对矸石山自燃产生大量有毒有害的CO、SO_(2)以及H_(2)S等气体,对矿区周围生态及居民健康造成严重威胁的问题,采用先打钻测温确定矸石山自燃区域的火源位置再进行注浆防灭火处理措施,通过分析距边坡不同深度钻孔的温度分布得出矸石山自燃区域火源位于距离边坡3 m深处,矸石山自燃区域发展规律为由自燃火源处向外侧边坡蔓延。在确定自燃火源位置的基础上,采用注浆防灭火措施对矸石山自燃灾害进行治理,注浆过程中先常压缓慢注入低浓度浆液,再带压注入高浓度浆液,最后对自燃区域表面喷洒浆液隔绝氧气。注浆完成后,矸石山高温区域逐渐降至常温,CO气体浓度逐渐减小并消失。通过连续的温度和气体监测表明,矸石山注浆能达到长期防灭火的目的,研究可为矸石山的自燃灾害治理提供参考。

山西省绛县某变电站地裂缝初步研究

通过实际观察、探槽揭露和浅层地震勘探等物探手段,对某变电站已发现的地裂缝的形态、平面和竖向的延伸和分布以及地裂缝的发育特征等进行了较深入地研究,并总结了几点建议。

公路隧道围岩塌方离散元模拟

以秦岭III号隧道为工程实例,根据围岩类别及围岩内地质构造发育状况,将断面划分为2 173个块体单元,采用离散单元法对该隧道的塌方过程进行了二维数值仿真模拟,得出了隧道顶部和侧壁块体的塌落距离、塌落轨迹及隧道塌方量,并得出了块体塌落过程中跟踪块体的合力曲线,反映了块体的运动过程。

井工矿开采致覆岩层移动变形预测计算模型及工程应用

长壁工作面开采强度大、速度快,煤层上覆岩层的原始应力平衡在短时间内遭到破坏,导致从直接顶到地面产生不同程度的位移变形,对井下开采活动及地面基础设施造成严重的影响和破坏。掌握由开采导致的岩层移动、变形的时间及空间特性,有助于对相关灾害进行防治。以预测地表沉陷的影响函数法为基础,通过相关参数的改造与理论推导,将其用于对地下岩层移动及变形的计算与预测,建立水平煤层工作面上覆岩层终态二维开采沉陷预计模型和动态二维开采沉陷预计模型。并使用该模型进行工作面保护煤柱上覆岩层破坏影响的预测评估、水体下采煤安全性评价、瓦斯抽采巷道层位优化等方面,实践表明该模型具有良好的实用性。

顶板走向高抽巷瓦斯抽采效果分析

介绍了某高瓦斯煤矿主采煤层工作面走向高抽巷抽采卸压瓦斯的瓦斯治理技术模式。采用理论分析与实际观测等方法,分析确定了顶板走向高抽巷的合理布置参数,高抽巷的合理层位在57～60 m。现场实践表明,该工作面瓦斯抽采治理技术模式适合矿井实际条件,保证了工作面安全回采。

采空区高位钻孔瓦斯抽放与防灭火的一体化应用

通过对采空区瓦斯赋存分布和涌出机理研究,结合工作面顶板岩性,合理布置顶板走向高位钻孔,使高位钻孔起到同孔多用,即瓦斯抽放孔兼作灌浆孔,通过钻孔向采空区灌浆,达到采空区防灭火的目的。

基于人工神经网络的公路黄土高边坡稳定性预测研究

文章介绍了BP网络模型的计算过程并对其性能进行了改进。在此基础上,分析了影响黄土高边坡稳定性的因素,包括土体的容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ、孔隙水压力比γu,地震烈度,边坡坡比和边坡高度H。在对西部四省地区上百个黄土高边坡稳定性进行调查的基础上,结合典型的实测数据,应用改进的神经网络BP模型对其进行预测和评价研究。结果表明:改进的BP模型具有收敛快、数据输入方便等优点,预测结果相对传统方法来说更准确、可靠,具有一定的推广的价值。

某生产楼楼面振动的TMD振动控制研究

某生产楼将五台相同型号的振动筛安装于生产楼的八、九层楼面,振动筛的运行引起生产楼楼面竖向的超常振动。本文分析了生产楼振动的原因,对生产楼的振动情况进行了振动检测。根据现场的实际情况,提出应用施加调谐质量阻尼器(TMD)进行振动控制。通过ANSYS大型有限元分析中的谐响应分析对生产楼的振动控制进行分析,分析了不同TMD布置方式对其减振的效果。根据分析得知施加TMD对生产楼的振动控制效果很好,并确定最佳TMD参数。

海石湾矿掘进工作面防治煤与瓦斯突出技术

结合海石湾煤矿掘进工作面实际情况,确定了煤与瓦斯区域防突方法及局部防突方法,并对防突方法所达到的效果进行了分析,结果表明:根据该矿实际情况得到开采保护层的有效保护范围依次为垂距最大为50m、沿倾向为130m、沿走向为50～100m;运用区域防突及局部防突措施后,进行效果检验得出相应指标为:VCH4=7.59m3/t,S=0.52kg/m,K1=0.41mL/(g.min1/2),说明掘进工作面前方已无突出危险性。

智能矿井通风调节演示实验系统的设计与实验研究

针对现有的通风模拟演示系统设备控制效率低、智能化程度低等问题,设计了智能矿井通风调节演示实验系统。实验系统采用高精度传感器来监测风量,结合了PLC等智能控制部件建立了硬件系统,并使用LabVIEW工程软件编写了软件控制界面,能够达到自动调风演示的目的。通过验证实验,证明了该系统的可靠性及准确性。系统具有操作简单、实时监测、自动响应等优点。

矿区铁路安全管理信息系统的研究

针对我国矿区铁路运输安全管理落后的现状,分析矿区铁路运输安全管理的主要特点,设计了矿区铁路安全管理信息系统的总体结构。以徐沛铁路运输系统为例,基于B/S模式开发了徐沛铁路安全管理信息系统,实现了对职工的安全培训考核、职工安全档案管理、运输事故信息的录入与统计分析、各类安全文档的管理、技术措施的审批和安全直通车的功能。该系统已在徐沛铁路运输安全管理中得到成功应用,也可应用于其他矿区铁路安全管理。

浸水时间对浸水风干煤初始自燃特性的影响

为了探究浸水风干煤物化性质的演变规律以及其对煤体初始自燃特性的影响规律,通过电子自旋共振波谱仪与气体常压吸附仪联用,在能量储备与煤氧吸附两个层面协同研究了浸水时间对浸水风干煤初始自燃特性的影响机制,并首次研究了浸水作用对煤与多元气体间竞争吸附特性的影响。研究表明:煤体自由基的种类随浸水时间的增加而不断减少,而自由基浓度N_(g)则随浸水时间的增加而不断增大;同时,一方面,由于煤体部分成分的溶解消散及基质吸水膨胀,使得煤体孔隙率及对干空气等气体的吸附量也随浸水时间的增加而不断增大,另一方面,由于浸水作用对煤体孔隙结构的改造对煤体吸附O_(2)能力的促进作用要大于N_(2),使得煤体对O_(2)的吸附量及吸附气体中O_(2)含量均随浸水时间的增加而不断增大。

注氮对相邻采空区自燃“三带”影响模拟研究

相邻工作面开采会导致复杂的漏风情况,浮煤易自燃,增大防火工作的难度。为明确相邻采空区自燃“三带”分布特征及确定最佳注氮防灭火参数,以贵州某矿4244工作面为背景,结合现场实测,应用Fluent流场分析软件,模拟研究不同注氮方案下采空区氧气浓度场分布规律。结果表明,实测结果与模拟相吻合,验证了模拟的可靠性;当注氮位置为X=50 m,注氮流量为100 m^(3)/h时,采空区进、回风巷侧氧化带宽度分别为7 m和38 m,能明显减少本采空区氧化带面积,且能防止氧化带距工作面太近;此工作面进风侧注氮对相邻采空区氧化带影响范围较小,这要求在回采过程中需要对煤柱进行加固,降低孔隙率,控制漏风,减少氧气进入相邻采空区,降低煤自燃风险。模拟结果为相邻采空区灾害防治工作提供了的理论指导。