JSG6束管监测系统优化及应用

为预测采空区遗煤自然发火情况,在12403工作面安装JSG6矿井火灾束管监测系统为矿井防灭火工作提供依据。该系统在应用过程中出现探头位置过低、缺乏保护、束管进水、漏气难以检测、阻力过大等问题,根据实际情况,对核心部件铺设位置进行优化,并设计采样探头保护装置、正压发烟法束管检漏装置、U形气水自动分离装置和双泵采气装置,为监测系统正常运转和检修提供便利。根据束管监测结果,对12403工作面采空区自燃“三带”进行划分,其回风侧散热带和氧化带发育范围分别为0~18.3 m和18.3~67.4 m,根据采空区自燃“三带”的划分,结合束管监测结果可以对采空区重点区域采取有针对性的措施,确保矿井防灭火安全。

综放工作面自然发火综合监测预警系统应用研究

针对易自燃煤层回采期间可能发生煤炭自燃的危险,提出了合适的自然发火标志性气体及其临界值,设计了由井下束管采样监测系统、地面监测监控系统和色谱气体分析仪等组成的自然发火综合监测预警系统。应用结果表明,该系统可以对易自燃煤层回采期间可能发生的煤炭自燃起到预警作用,为易自燃煤层安全高效回采提供了技术支撑。

巷道火灾智能抗灾系统的设计与应用

井下巷道火灾的快速预警和有效抗灾措施的即时响应,是应对矿井灾变的有效办法。针对煤矿井下巷道火灾致灾参数种类繁多、整合优化程度较低的现状,以纳林河二号井为工程背景,整合了安全监控、数据传输、系统控制和自动控制等技术,从智能抗灾风门系统的硬件研制、软件开发和矿井通风可视化仿真系统的功能实现等角度进行阐述,形成了纳林河二号井巷道火灾智能抗灾系统。

矿井煤自燃智能监测预警技术研究

在煤矿开采期间最主要的一项灾害就是煤自燃,精准快速的监测煤自燃的参数,及时预警煤自燃的危险程度,这是实现煤矿安全高效生产的重要保障。立足于煤矿智能化发展趋势,提出了煤自燃智能化监测预警技术。结合煤自燃信息监测及煤自燃预测预报,建立煤自燃智能监测预警系统。通过建立黄陵一矿煤自燃预警指标模型,开发出煤自燃智能监测预警系统,提升煤自燃监测预警能力、提高煤矿安全智能化发展水平。

煤自燃过程中气体产物特性及预测指标气体选择实验研究

采集大海则煤矿20101工作面煤样,分别在氧浓度为20.96%、18%、12%、7%、5%、3%的条件下开展了程序升温实验,研究煤自燃过程中气体产物特性,获得了不同氧浓度下煤自燃生成的气体产物类别及浓度变化规律,分析了不同氧浓度下O_(2)、CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)、C_(2)H_(4)、链烷比、烷烯比随温度变化的规律,在此基础上对大海则20101工作面煤自燃预测预报的指标气体进行了优选。研究结果为大海则煤矿煤自燃预测预报提供了依据。

高温煤岩体电性特征及地球物理数值模拟研究

为指导煤田火区地球物理勘探技术,判断煤火发展的阶段,精准识别隐蔽火区边界,通过分析岩石的导电机理、狭义的煤岩体电性特征,有针对性地展开煤及煤围岩高温电性研究。通过实验测试煤岩体在不同温度下的电阻值,总结出煤岩石电阻率随温度的变化规律及其影响机制;以数值模拟方法为手段,建立煤田火区地电模型并开展瞬变电磁(TEM)正反演计算。结果表明:煤的电阻率随着温度升高而减小,在高温阶段煤的含碳量是影响其电阻率的主导因素;干燥煤围岩的电阻率随温度的升高而降低,热动力条件下自由移动的载流子数量是影响其电阻率的主导因素;高温煤比高温围岩引起的瞬变电磁异常响应幅值大得多,瞬变电磁中心回线装置对于高温火区的耦合效果最佳,火区埋深越浅电性异常效果越明显。

综放面采空区遗煤自燃危险区域判定方法的研究

根据大型煤自然发火实验测定的松散煤体放热强度和耗氧速率 ,通过测定采空区氧浓度分布状况 ,推断出采空区漏风强度分布规律 .根据能量守恒原理 ,结合采空区实际的浮煤厚度、漏风强度和氧浓度的分布 ,提出了采空区遗煤自燃极限参数的计算方法 ,构建了煤自燃危险区域判定的必要条件 .根据采空区氧化升温区的宽度和遗煤最短自然发火期 ,提出了能引起自燃的最小推进速度计算方法 ,从而构建自燃危险区域判定的充分条件 .采用煤自然发火二维数学模型 。

煤自燃性测试技术及数值分析

利用装煤量８５０ｋｇ的ＸＫ型煤自然发火实验台，真实地模拟了煤的自燃过程．根据实验测定的温度场和气体浓度场变化，结合流体力学和传热学理论，推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速度、放热强度，为煤自燃性的定量分析及自然发火预测提供理论依据．并根据煤自身的氧化放热性能及其所处的蓄热环境，应用热平衡法推导出煤自燃极限参数的计算方法，为煤自燃预测及防治提供了量化的理论判据．

近距离煤层群开采自燃危险区域划分及自燃预测

通过数值方法求解复合煤层采空区渗流、扩散和化学反应耦合的三维稳态数学模型,得到常温下采空区氧浓度及渗流速度场的分布.结合大型煤自然发火实验得到的煤自燃的下限氧浓度、上限漏风强度、极限浮煤厚度等参数及煤的实验自然发火期,划分出开采下部煤层时上部煤层煤柱及采空区自燃危险区域,再结合工作面推进速度,预测自然发火期.采用这种方法对东荣二矿采煤工作面顶部煤层煤柱进行自燃预测,得到进风侧的煤柱氧化升温区在距离工作面50～140 m处,回风侧在距离工作面50～85 m处,工作面推进速度大于1.6 m/d时,煤柱无自燃危险,工作面停止推进但正常通风38 d后,煤柱进风侧将首先发生自燃.

煤实验最短自然发火期的快速测试

基于煤实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性是一种科学、可靠的鉴定方法。但由于在实验室测试煤在绝热条件下的实验最短自然发火期周期长,难以实现测试的标准化,此方法的应用受到限制。因此研究煤实验最短自然发火期的快速测试方法具有重要意义。通过理论分析与实验研究,确定70℃时煤样罐出气口的氧气体积分数(C70)与交叉点温度(Tcpt)是分别能体现出煤在低温缓慢氧化阶段及快速氧化阶段氧化升温特性的特征参数。通过程序升温测试煤低温氧化过程的特征参数C70指标和Tcpt指标,实现了煤实验最短自然发火期的快速测试。基于程序升温测试得到的实验最短自然发火期与绝热测试结果的一致性表明了此方法的准确性、可靠性及基于实验最短自然发火期确定煤的自燃倾向性的可行性。

松散煤体低温氧化放热强度的测定和计算

根据煤低温自然发火实验台测定的温度场变化和传热学理论 ,推导出计算不同温度松散煤体低温氧化放热强度的热平衡法 ;由实验测定的气体浓度变化量 ,推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速率、CO和CO2 产生率 ;结合煤氧复合过程的键能变化量 ,得出低温氧化放热强度的键能估算法 ,确定其上限和下限 .为煤自燃特性的定量分析及自然发火预测提供了理论依据 .

地下煤火探测、监测与灭火技术研究进展

首先介绍地下煤火的探测方法,总结对比直接调查法、物探法、化探法和钻探法的优缺点,然后归纳总结了遥感监测地下煤火的技术与应用方向,最后总结分析了地下煤火灭火的新技术及灭火的效果.

厚煤层分层充填开采自然发火规律研究

目前,针对厚煤层的分层充填开采技术已经越来越完善,广泛应用于全国各地的矿井中。然而,在实际生产中,分层充填法存在充填材料凝固升温而自燃的风险。为了指导煤矿安全生产,通过实验、现场测试和模拟,探究了分层充填开采过程中的热特征规律,以研究分层充填开采自然发火规律。研究结果表明:充填材料凝固放热过程大致可分为快速升温、快速降温和缓慢降温3个阶段;分层煤体与充填体接触,且距离充填体较近的部分温度升高至41.75℃,比原煤层初始温度高了26.75℃,而上下分层煤层距离充填体较远的部分温度变化较小;受充填体热效应的影响,处理过煤样的自燃倾向性明显增强,相比原煤更容易在井下发生自燃火灾事故;同时,充填区外和工作面整体温度场也会受到充填材料放热的影响,因此需要加强工作面和充填区自然发火标志性气体的监测,以预防工作面煤体的自然发火。

综放采煤法中沿空巷道煤层自然发火预测模型研究

根据综放工作面巷道自燃环境及条件 ,对巷道煤层自然发火物理模型进行简化 .在此基础上 ,建立了巷道煤层自燃危险性二维预测模型 ,分析了模型边界条件的确定方法 ;并采用有限差分法对模型进行数值求解 ,根据计算结果对巷道松散煤体自然发火进行预测 .最后 ,以东滩矿4 30 8综放工作面沿空轨道运输巷自然发火为例进行预测 ,精度可达 88 9%以上 。

基于气相色谱技术的采空区煤自燃火灾预测预报研究

根据煤自燃过程中各个阶段产生的不同标志性气体的特点,采用气相色谱仪对某矿采空区气样进行定性和定量分析,依据标志性气体的成分及含量变化情况预测采空区的煤自燃发火状况,为提前采取针对性的预防措施奠定了基础。

综采放顶煤采空区注氮防灭火模拟试验研究

采用物理模拟试验研究了综采放顶煤采空区注氮防灭火的适用性．综采放顶煤采空区注氮模型的相似性分析表明，在保证采空区流体动力相似的条件下，即可满足采空区注氮模拟条件．模拟结果表明，对２００ｍ长的综放面采空区注氮难以取得有效的惰化效果．现场观测表明，无煤柱开采的综放面，邻近采空区的漏风及自燃发火危险更大，应在漏风源处注氮，并配合堵漏和均压措施，彻底惰化漏风源．

煤田火灾无线远程监测预警系统设计

针对传统的煤田火区温度监测系统人工检测方式存在预测预报范围小,安装、维护工作量大,不能提供实时监测和预警等问题,设计了一种基于ZigBee技术、GPRS技术和Internet技术的煤田火灾远程监测预警系统。该系统通过设立在各个监测点的无线测温终端和网关将采集的温度信号发送到GPRS网络,经SGSN和GGSN接入Internet网络;上位机监测中心服务器再与Internet网络相连,以网页的形式显示监控界面,从而实现了煤田火区温度远程监测预警功能。现场试验结果表明,该系统解决了目前煤田火灾远程实时监测预警的难题,具有一定的实用性。

煤炭自然发火标志气体的灰色关联分析

简要介绍了灰色关联分析的基本理论和方法。利用灰色关联分析法计算出了各标志气体与煤氧化温度之间的关联度,并以此来确定各标志气体的主次关系,为自然发火预测预报的准确性提供了可靠依据。

一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD技术的应用

在示踪气体试验的基础上,建立了模拟综采工作面采空区空气、瓦斯流动的数学物理模型,基于VC++ 6.0环境下对Fluent进行二次开发,分别对工作面正常生产、回风巷侧联巷密闭不严、尾巷密闭不严和高瓦斯涌出等4种情况下采空区氧气及瓦斯的分布进行了预测研究.结果表明:采用CFD模型模拟得到的采空区气体分布规律与现场长期监测结果相吻合;回风巷侧联巷及尾巷密闭不严将极大增加采空区氧气浓度;高瓦斯涌出可以加速采空区的自我惰化,有利于防治采空区自燃.

松散煤体导热系数的温度及粒度效应

松散煤体导热系数受诸多因素影响,但对于同一煤体,其导热系数主要与温度、粒度有关。通过建立松散煤体的热传导模型,对导热系数采用二分法逐步逼近,数值模拟不同环境温度、不同粒度煤体传热过程的温度变化规律,并与实测结果对比分析,进而确定与实测规律吻合最好时的煤的导热系数。研究结果表明:采用二分法逐步逼近取得煤样导热系数的模拟结果可无限接近实测结果,进而确定煤的导热系数是切实可行的。在不同的环境温度下,煤的传热过程温度变化规律差异较大,同一粒度煤样,其导热系数值随环境温度升高而线性增大。同一环境温度下,粒度较小时对导热系数影响较大,而粒度较大时对导热系数影响较小。该方法也可用于其它同类型材料的导热系数测定,具有一定的实用价值。