煤自然发火预测预报技术的现状与展望

煤自然发火预测预报是对煤层火灾参数指标进行超前判识及预警的根本技术手段。笔者通过概述国内外近年来有关煤自然发火预测预报技术的主要研究成果 ,并结合其现状分析和新技术介绍 ,进一步对煤自然发火预测预报技术的发展趋势作出了展望 。

高瓦斯易燃特厚煤层综放开采自燃防治技术

煤层自然发火防治是综合机械化放顶煤开采过程中的一大技术难题 ,而自然发火期较短、富含瓦斯的特厚煤层则尤为严重。以中国抚顺煤田为研究对象 ,分析了瓦斯抽放与自然发火的一般关系 ,总结了综放开采自然发火的常用防治技术。

各煤种自然发火标志气体指标研究

文章在分析试验数据的基础上,集中研究了我国不同煤种的煤在氧化自燃过程中气体产物的组成和变化规律,并提出了指标气体与煤温的定量关系和早期预测预报自然发火的指标。

非等温吸附变形条件下瓦斯运移多场耦合模型研究

基于已有相关渗流理论和多物理场耦合理论,初步探讨了煤体的吸附解吸变形及温度对瓦斯含量的影响,并建立了关于应力场、渗流场和温度场之间瓦斯运移的多物理场耦合模型,借助数值分析软件(Comsol Multiphysics)对模型进行了有限元分析求解,分析了淮南矿业集团潘三煤矿13-1煤层瓦斯压力、含量等随埋深的变化规律及煤层温度和煤的吸附变形对瓦斯分布的影响。结果表明:该模型模拟结果与煤层实际瓦斯赋存特征基本相符。

煤层自然发火特征气体的光谱定量分析

针对煤层自然发火特征气体种类多、检测限低、现场监测仪器安全要求高等特点,提出采用傅里叶变换红外光谱分析实现气体的在线分析。并结合气体的吸收光谱特征与分析要求,从光谱仪参数选择、样气制备、特征变量提取与分析模型建立方面,介绍了一套行之有效的特征气体光谱分析方法,然后给出了CH4,C2H6,C3H8,iC4H10,nC4H10,C2H4,C3H6,C2H2,SF6,CO和CO2的测试结果。结果表明,采用Tensor 27光谱仪在光谱分辨率为1 cm-1,光程为10 cm情况下,所有气体的分辨率优于2×10-6,满足煤层自然发火气体检测要求。这表明,红外光谱分析是一种潜在的煤层自然发火特征气体分析技术,所采用的方法可以用来进行煤层自然发火特征气体的在线分析。

基于四率法的煤与瓦斯突出预测敏感指标的确定

在对首山一矿己16-17煤层突出预测敏感指标的考察过程中,针对三率法无法科学准确区分该煤层钻孔瓦斯涌出初速度、每米钻屑量和钻屑解吸指标等敏感程度问题,采用了包括预测准确率在内的四率法进行预测,结果表明:首山一矿己16-17煤层应以钻孔瓦斯涌出初速度q=4.5 L/min为主要预测指标临界值,钻屑量S=6.0 kg/m为辅助预测指标临界值,任何一个预测指标达到或超过临界值均视为具有突出危险。

中国煤矿火灾防治技术现状与趋势

通过对中国煤矿火灾防治技术进展与应用现状研究,探讨了煤矿火灾监测技术、灌浆防灭火技术、均压通风防灭火技术、阻化剂防灭火技术、泡沫防灭火技术、惰化防灭火技术、凝胶防灭火技术、堵漏防灭火技术的技术特点与适用性.分析了我国煤矿防灭火技术应用过程中存在的问题,指出了立足系统安全、加强应用基础研究、突破关键技术、开发灾害应对专用装备的总体技术发展趋势.

充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理

从燃烧学、爆炸学及链式反应基本观点出发 ,分析了惰性气体抑制矿井火区瓦斯爆炸的机理 ;通过小型模拟试验研究了充注惰性气体对抑制火区瓦斯爆炸的作用规律。

煤矿瓦斯有效抽放半径的测定计算方法

为了测定煤层钻孔的有效抽放半径并探索合理的计算公式,将钻孔瓦斯涌出初速度、瓦斯压力、钻孔瓦斯浓度等作为测定考察指标,在2个不同煤矿对同一煤层进行了测定研究。试验结果表明:钻孔瓦斯涌出初速度、钻孔瓦斯浓度这2个指标易于考察,规律性强,能够有效反应钻孔抽放的影响范围。在现场测定考察研究的基础上,利用灰色关联理论及方法,提出了瓦斯抽放钻孔有效抽放半径的计算公式。

煤吸附氧的过程特性研究

分析了煤吸附氧的动态变化过程并将其划分为活性吸附阶段、变能级吸附阶段和趋势化吸附阶段 ;测试了不同变质程度典型煤样的吸氧过程曲线 ,得出了滞后时间和斜率常数是煤表面位置能分布及空隙结构特性的表征量。分别由吸附动力学理论及煤氧吸附过程曲线推导了煤吸氧速度方程 ,建立了煤吸氧过程特性的数学描述模型 ,得出了煤的吸附活化能与覆盖度之间存在着对数关系。特别指出吸氧速度是煤表面与氧结合性质的度量因子 ,在一定程度上量化了煤的自燃活化性能。

瓦斯输送管道内抑爆过程数值模拟研究

基于流体动力学和燃烧理论，建立了管道直径为500 mm的瓦斯爆炸数学模型，借助Fluent流体力学软件，采用有限速率燃烧模型，对管道内甲烷预混气体爆炸后被惰性气体熄灭的过程进行了数值模拟研究，考察了瓦斯被点燃后，喷入不同流量高压、低温二氧化碳气体后管道内的燃烧流场特性。结果表明，二氧化碳喷入量低于12 kg/s不能使管内火焰熄灭；二氧化碳喷入量大于16 kg/s时，能大大降低管道内混合气体温度，同时降低甲烷和氧气浓度，导致火焰在二氧化碳喷入口所在管道截面处熄灭。此过程中管内最大反应速率降低过程可分为3个阶段，其中2个快速降低阶段均符合幂律模型。二氧化碳喷入量在16～100 kg/s时，火焰熄灭时间先迅速变短后变化缓慢；模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果可为煤矿防爆抑爆研究工作提供理论依据和参考，同时对保障煤矿安全生产和人民生命安全也具有重要的现实意义。

煤低温氧化自热模拟研究

针对煤低温氧化实验装置系统,在煤样平均粒度为2.0mm、装填系数为0.75～0.85、空气流速为10cm/min、相对湿度为80%～85%的条件下进行了3个煤样的实验测试;并根据热力学与传热传质学理论,遵循能量守恒定律和质量守恒定律,建立了描述煤低温氧化自热的数学模型。数值解算结果与实际试验结果得到了较好的验证,表明该模型可以用来模拟煤低温氧化自热过程,对煤自然发火期进行预测。

利用气味检测法预测预报煤矿火灾

简要介绍了气味传感器及煤自然发火的气味检测法的工作原理,并对其优越性进行了简要分析,阐明了气味检测法是一种先进的煤矿火灾预测预报方法。

仿生气味传感器阵列判识煤矿火灾的实验研究

简要介绍了气味识别技术的国内外发展现状以及气味传感器种类和发展,研究了传感器阵列对不同气味物质的敏感特性以及对不同气味源物质及其混合比的识别机理,考察了矿井监测地点本底值随生产状况变化规律及其对气味传感器的影响.研究表明,基于人工神经网络系统,多气味传感器阵列可以识别矿井火灾类型、燃烧物的种类及其混合比.

不同粒度松散煤体的氧扩散特性实验研究

以自行研制的煤对氧扩散特性测试装置为实验手段,在常温环境条件下测试了不同粒度松散煤体对氧的自由扩散特性.实验结果表明:煤样粒度的变化对取气腔氧浓度流出曲线的影响表现出2个极限值,煤样粒度在20～100目之间时,取气腔氧气浓度梯度随煤样粒度的增大而增大;当煤样粒度<20目或>100目时,煤样粒度的再变化对氧浓度流出曲线的影响则微乎其微;取气腔氧浓度曲线流形基本符合指数曲线的变化规律.

火区巷道充注惰气过程的模拟研究

文章从化学流体力学基本定律出发 ,建立了火区巷道充注惰气流动数学模型 ,给出了数值模拟计算方法 ,并在火灾试验巷道内进行了充注惰气灭火模拟试验。试验结果表明 ,充注惰气使火区气体呈非稳定的紊流扩散流动 ,使火区快速进入熄灭、惰化状态。

一种全新的煤矿灾害气体分析解决方案

适合于实验室分析的煤矿灾害气体专用分析仪,基于Agilent 6890气相色谱仪系统,流量、气路自动控制,无须人工操作,一起分析精度高。一次进样自动完成煤矿灾害气体全分析,可分析组分有氧气(O2)、氮气(N2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、乙炔(C2H2),丙烯(C3H6)、丙烷(C3H8)及碳4(C4)烃类。系统配置灵活,适合常、微量组分的分析,稳定性好,灵敏度高,CO2、CO、C1-C4烃类,最低检测浓度<0.5×10-6。分析周期可控制在15 min内。

地感线圈在井下风门自动控制中的应用

分析了用于煤矿井下风门控制的地感线圈工作原理、技术指标及其灵敏度的影响因素,并对其在矿车信号检测和风门自动控制方面的应用作了简要介绍。

小水电站安全运行的专业管理

综述了小水电站专业管理的范围、目标和指标体系,从完善基础资料台账、规范管理、设备技术改造、安全督查4方面详细阐述了小水电站专业管理的主要做法,分析了当前小水电站专业管理存在的问题,并提出了改进方案,为今后实现小水电站的规范管理,以及小水电站安全运行与运营效益的双赢提供了借鉴。

一例典型电网运行方式调整分析

介绍了九江供电公司东部电网一条220kV电源线路停电检修方式下,单电源供电时最大限度提高供电可靠性的典型运行方式调整案例。针对九江东部电网检修方式下安全可靠性低、稳定性不足、供电压力大等安全问题进行运行方式的调整,并综合考虑了调整方式中各种技术问题,从而达到提高电网安全可靠性,利于调度员快速事故处理的目的。