瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。

低温氧化过程中氧浓度对煤体自由基反应特性的影响

为了探究矿井采空区不同氧浓度对煤低温氧化过程的微观特性影响规律,利用自主搭建的煤体低温氧化模拟实验系统模拟煤体在采空区不同深度下的自然氧化状态;基于电子自旋共振波谱仪(ESR)技术,分析不同氧浓度下煤低温氧化过程中自由基变化规律,并测定了煤体氧化过程中气相产物的释放规律。结果表明:在温度节点130℃左右,由缓慢变化转为快速变化,煤体由缓慢氧化进入快速氧化阶段,但g因子在2.001 41~2.002 034,变化不大;随着氧气浓度的升高,各参数随氧化温度的变化趋势不变,但整体变化量逐渐增大;当氧浓度≤9%时,在低温阶段,自由基反应较慢,CO产生也出现了明显的滞后;当氧浓度>9%,煤氧复合几率变大,温度的提高更容易激发自由基反应,CO浓度呈指数增长。

综掘工作面粉尘分布规律及通风除尘优化研究

为了确定通风方式对综掘工作面粉尘分布的影响,并探究综掘工作面不同通风方式下的降尘效果,以隆德煤矿209综掘工作面为研究对象,利用FLUENT软件模拟压入式通风方式下巷道中粉尘分布情况以及抽、压组合式通风方式下粉尘分布规律及降尘效果,并通过现场实测验证数值模拟的准确性。分析结果表明:压入式通风方式下工作面巷道中粉尘污染严重,粉尘影响区域较大且沉降缓慢;模拟结果与现场实测粉尘浓度变化规律基本相同,验证了数值模拟结果的可靠性,进而说明了建立的数学模型及其参数设置的合理性;通过对比长压短抽式及短压长抽式通风方式的降尘效果得出,压风筒出风口距离工作面5m的长压短抽式通风方法降尘效果最好,粉尘浓度可快速降低至6mg/m^3以下。

氧含量对煤体低温氧化过程中自由基的影响

针对不同地质条件所形成的不同变质程度的煤体,为了探究矿井采空区不同氧含量对煤低温氧化过程中自由基变化的影响规律,通过配置不同氧含量的混合气体,测定褐煤、烟煤和无烟煤在不同氧含量下的自由基变化特性,从而对不同变质程度的煤体在不同氧含量下的自燃特性进行分析。结果表明:不同变质程度的煤体在无氧氛围下均能发生自由基反应;随着氧含量的增加,褐煤线宽升高,烟煤、无烟煤线宽降低,3种煤体的g因子、自由基浓度和自由基浓度相对增长率均增大。通过分析,提出以自由基浓度相对增长率和g因子代替自由基浓度来评价煤体的自燃氧化能力,且得出褐煤中的自由基反应较高变质程度的烟煤和无烟煤具有更强的氧气敏感性。

割煤截齿摩擦石英砂岩引燃(爆)煤壁短钻孔涌出瓦斯的危险性研究

本文针对夹矸(石英砂岩)煤层的综采工作面,存在割煤截齿摩擦石英砂岩引燃(爆)浅孔抽放短钻孔涌出瓦斯的风险,以试验工作面为研究背景,通过Fluent数值模拟和MATLAB数据处理分析,研究了对采煤机滚筒后方浅孔抽放钻孔口周围瓦斯引燃危险区的分布规律,并在现场释放CO2模拟了钻孔瓦斯涌出的情况,测得的CO2体积分数分布与数值模拟结果基本一致。研究结果表明:当钻孔口处于采煤机滚筒后方不同位置时,其周围瓦斯引燃(爆)危险区的形状、大小及在钻孔口的分布方位都发生变化。随着钻孔瓦斯流量的增大,瓦斯引燃(爆)危险区的形状基本相同,面积增大,竖直长度随之线性增加;但在采煤机滚筒后方1 m这个最易引起爆炸的范围内,瓦斯引燃(爆)危险区的面积并不大,最大竖直长度为196 mm,如果在竖直方向将钻孔距石英砂岩的安全距离控制在392 mm以上,可以避免浅孔抽放短钻孔涌出瓦斯被引燃(爆)的风险。