姜家湾煤矿11号煤层最短自然发火期实验研究

以姜家湾煤矿11号煤层为研究对象,采用煤工业性分析、煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定、差示扫描量热与气体示踪等实验手段,测定了该煤层工业性成分、煤自然发火倾向等级、不同温度煤的比热以及煤自燃指标气体,以此综合确定该煤层最短自然发火期。研究结果表明:煤的水分含量为0.90%,灰分含量为6.58%,挥发分含量为29.02%;煤层自燃倾向性等级属于Ⅰ类,自燃倾向性为易自燃。煤升温加热氧化的临界温度为162℃,且以CO为煤自燃评判的敏感气体。基于该煤层煤自燃特性,结合煤自燃发火数学模型,计算出该煤层最短自然发火期为48 d。该数据可为11号煤层开采速率以及采空区自燃发火防控提供技术参数支撑。

自燃发火期短、回采速度缓慢的综放工作面防灭火技术研究

采取自燃发火预测预报,稳定工作面风量,加强采空区注氮惰化采空区,上、下隅砌筑隔离墙减少采空区漏风以及加强采空区多点灌浆等措施,对于自燃发火期短、回采速度缓慢的综放工作面防灭火具有重要意义。本文对煤矿自燃发火期短、回采速度缓慢的综放工作面防灭火技术进行探究。

煤层自然发火期预测技术及其安全防治措施

本文介绍了煤层自然发火现象、煤层自然发火期机理及其预测,根据煤层自然发火期预测技术研究现状,提出了煤层自然发火期预测技术的发展趋势。对煤炭自然发火的防治措施进行了分析,对避免煤层火灾的发生,保障矿山安全运营具有一定的参考意义。

神优二号煤自然发火期及标志性气体试验研究

考察了神优二号煤种自然发火期、煤自然发火标志性气体及预警临界值,以便更好地为储煤球仓束管监测自燃火灾预报和防治工作提供理论依据,对神优二号煤种的煤自然发火过程进行模拟,并采用程序升温的试验方法,测试煤自燃各温度段产生的标志性气体的种类、体积分数及其与温度变化对应的关系。结果表明,神优二号煤种的自然发火期为28 d,CO可以作为神优二号煤种的自然发火主要标志性气体,CO体积分数增加速率和C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)体积比可以作为辅助性指标对煤自燃所处阶段进行判断预警。

煤层自然发火期预测的研究

为了更准确地预报煤层自然发火期 ,根据煤与氧反应的热平衡方程导出了煤最短自然发火期预测模型 ,并建立了一套实验方法 .在总结采区地质、采掘、通风等外部影响因素的基础上 ,确定了煤自然发火期修正系数 ,并结合实验数据对煤的自然发火期进行了预测 .经两个试验工作面的观测验证 ,预测准确率达到 75%～ 86% ,说明所建立的预测模型是正确的 ,预测方法对现场安全生产具有一定的指导作用 .

东古城煤矿最短自然发火期及采空区“三带”划分的研究

针对采空区氧化升温导致火灾,探究了东古城煤矿Z109综采工作面采空区的自然发火规律,通过氧化升温实验确定Z109工作面自燃预报标志性气体,并计算出了最短自然发火期为80 d;采用现场实测法记录氧气体积分数,利用氧气的体积分数划分出了采空区的自燃“三带”,散热带范围为31~35.9 m,氧化升温带范围为33.1~43.5 m,窒息带范围为69~74.5 m.根据采空区三带的划分,计算出最小安全推进速度为0.54 m/d,实际推进速度大于该速度,确保了回采期间不会发生遗煤自燃现象。研究结果对东古城煤矿预防采空区自燃和防灭火有指导作用。

易燃特厚煤层群最短自然发火期试验

煤层的最短自然发火期是煤的自然发火危险性最重要的指标之一,在开采容易自燃或自燃煤层矿井时首先需对煤层的自然发火危险性进行评价。以新疆某矿23-25号易燃特厚煤层群为研究对象,根据煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选,确定指标性气体为CO、C_(2)H_(4)。基于煤的氧化升温试验,测定了该易燃特厚煤层群在不同温度变化区间内各种气体的产生速率及其随温度的变化趋势。利用DSC实验得到不同温度条件下煤样的比热容,并通过改进的卡连金模型分段计算出煤样升温到各温度点所需的时间,将各段时间叠加,得出该矿煤层的最短自然发火期为39 d,为该矿井安全开采该煤层群以及设计实施安全有效的防灭火措施提供了依据。

平煤一矿丁_(5)-32140工作面自然发火期及采空区自燃“三带”研究

以平顶山天安煤业股份有限公司平煤一矿丁_(5)-32140综采工作面为研究背景,对该工作面的煤样开展程序升温实验,根据建立的最短自然发火期数学模型,结合程序升温实验的气体特征,计算出丁_(5)煤层的最短自然发火期。通过对丁_(5)-32140综采工作面采空区气体的现场监测,采用氧体积分数法确定出该工作面采空区自燃“三带”的具体范围。结果表明:丁_(5)-32140工作面煤层的最短自然发火期为45.9 d;该工作面采空区遗煤自燃“三带”的范围特征为:散热带0~31.2 m,氧化带31.2~117.2 m,窒息带大于117.2 m;根据氧化带范围与最短自然发火期的比值可知,丁_(5)-32140工作面防止自然发火的安全回采速度为51.6 m/月。

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。

煤最短自然发火期实验及数值分析

根据兖州矿区煤样自然发火实验，测算出煤不同温度时的发热强度和耗氧速度，在此基础上，通过煤自然发火数值模拟计算，分析不同供风强度、散热边界条件和煤的粒度等对煤最短自然发火期的影响关系，从而确定出实际开采条件下煤层的最短自然发火期．

煤自然发火期预测模型研究

通过对煤自燃过程及总参数的理论分析,得出煤体自然发火期与表征外界散热条件的毕渥数Bi、表征煤体散热性的煤体导温系数α和表征煤体放热性的参数A 有关.根据大型煤样自然发火实验台(1 5t)的测定结果,求出与发火期相对应的煤体等效放热强度,并拟合出等效放热强度与表征煤体自燃性强弱的特征放热强度的函数关系,从而建立了实验条件下煤体自然发火期预测模型,该预测模型中未知参数少,易确定,预测误差小于15%.

煤最短自然发火期解算数学模型

为了更准确地预报煤层自然发火期 ,在总结前人对煤层最短自然发火期解算模型研究的基础上 ,分析了仍存在的一些问题 .根据煤与氧反应的热平衡方程导出了煤最短自然发火期解算模型及实验方法 ,提出了更符合实际情况的煤层最短自然发火期解算模型 .经两个试验工作面观测验证 ,预测准确率达到 74 %～ 90 % ,说明所建立的预测模型是正确的 。

基于活化能指标的煤的自然发火期研究

针对中国现行的煤自然发火期确立方法存在的不足,运用热重分析仪器对不同煤样从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了实验研究。运用不同动力学机制模型函数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析,结果表明煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制,据此求出活化能和自然发火期,得出了利用活化能指标可以确定自然发火期的结论。

基于活化能指标的煤自燃倾向性及发火期研究

在煤的自燃及热分析动力学的基础上,结合对神东矿区3种煤样进行了热重实验,运用热重分析手段对煤从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了研究。运用不同动力学机制模型函数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析,结果表明煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制,据此求出活化能等动力学参数。对基于活化能指标的煤的自燃倾向性及自然发火期进行了初步研究。经过研究发现,该方法是科学的、客观的。

基于L-MBP神经网络的煤自然发火期预测

针对不同矿井、矿井不同工作面预测煤自然发火期的难题,采用具有较好收敛性的L-M(Levernberg-Marquardt)BP算法的神经网络,开发出煤自然发火期预测仿真系统软件。根据煤自燃的内因和外因影响因素,在东北矿区各自燃采场收集了152个样本训练数据,并应用于该软件训练、预测其结果误差<10%。在神东矿区进行预测时,预测结果与实际情况吻合较好,为制定预防采场自然发火的技术措施提供了可靠的技术参数。

煤最短自然发火期灰色预测模型研究

根据不同煤层自然发火期实验测试结果和宏观可测定的、表征煤自身氧化放热性的常用指标,运用灰色系统理论,建立了确定蓄散热条件下的煤最短自然发火期GM(0,5)的灰色预测模型。该预测模型预测值与实际值平均相对误差为1.45%,最大相对误差为-21.27%,能真实地反映出煤层自燃性与煤的灰分、挥发分、硫分和含氧量等的影响关系,可定性用于煤自然发火期的预测。

用于煤自然发火期预测的神经网络模型和实验技术

根据煤的硫分、灰分以及煤自燃过程中的耗氧速率、CO和CO2产生率等随温度变化的序列值与煤自然发火期之间存在的密切对应关系,建立了前向多层人工神经网络模型,用已有的煤自然发火实验数据对网络进行训练,得到了神经元间的联结强度,从而准确地表征这种对应关系.设计了一套油浴程序升温实验装置,确定了实验试管的尺寸和实验条件,从而能够准确测定煤自燃在不同温度下的耗氧速率及气体产生率.将煤样油浴程序升温实验数据及煤质分析数据代入人工神经网络,可算出煤的自然发火期.与煤自然发火实验相比,该方法测定煤样的自然发火期用煤量减少了99%以上,实验耗时缩短了90%以上,二者测试结果的偏差小于3 d.

基于煤氧复合过程分析的自然发火期预测技术研究

国内外对煤炭自然发火期的几种定义和计算方法 ,重点介绍基于煤氧复合过程分析的自然发火期的定义 ,根据自然发火模型 ,提出了煤层自然发火期预测方法。该技术在兖州矿区东滩煤矿 4 30 8沿空轨顺等得到验证。得出的结论给煤自然发火期的定义、计算及煤自然发火的预测。

孙疃煤矿10煤最短自然发火期研究

为了掌握孙疃煤矿10煤最短自然发火期,通过对煤自然发火期确定方法的比较分析,确定实验条件下最短自然发火期的计算模型;对孙疃煤矿10煤层煤样在不同温度段的吸氧速度、失水量、解析瓦斯含量进行测定,进而分段计算了达到临界温度需要的时间,确定该煤层的最短自然发火期,为制定防灭火措施提供依据。

基于GM(0,N)模型的煤自然发火期预测

为科学准确预测煤自然发火期,运用灰色系统理论,基于灰色关联分析,选取煤样工业分析中的灰分、挥发分和元素分析中的C、H、O、S含量作为系统相关因素,建立了预测煤最短自然发火期的GM(0,7)模型,经后验差检验,模型精度为优;通过与多元线性回归模型预测结果对比,GM(0,7)模型预测煤自然发火期的平均相对误差为2%,多元线性回归模型预测的相对误差为10.35%.经外来数据回代检验,GM(0,7)模型预测结果的相对误差在2%左右,多元线性回归模型预测结果相对误差达26.27%,说明GM(0,7)模型预测结果优于多元线性回归模型.研究结果表明:利用灰色关联分析选取适当参数建立GM(0,N)模型能够较好预测煤最短自然发火期.