考虑热电池激活时间散布的引信发火能量精准控制方法

随着弹药威力的增加以及近距离作战的需求,迫切需要引信在弹药发射后由安全状态向待发状态快速转变,因此需要优化引信发火能量控制策略。针对引信热电池工作初期电能输出与带负载能力不足的问题,建立引信发火电能控制模型并展开分析,通过增加发火电容充电延时,并进行延时参数优化,从发火能量控制角度来满足弹药在不同作战条件下安全距离及最小作战距离的双重约束要求。发射前根据弹丸初速、热电池上电时间散布特性、引信电路参数等条件解算充电延时时间参数值,利用武器平台与弹丸的信息交联,实时调整引信充电延时以实现引信发火电路安全与起爆条件精准控制。仿真分析了充电延时与电路参数、安全距离以及最小作战距离的关系,并通过试验验证了该方法的有效性。

关于降低半导体桥发火能量的理论探讨

为提高电功率密度、减小能量损失,对于电容放电加载的半导体桥,提出缩短桥长是降低发火能量的有效途径的观点。利用半导体桥阻抗温升特性的不可逆现象,提出通过加热预处理减小初始电阻,从而降低半导体桥发火能量的方法。

降低半导体桥/斯蒂芬酸铅发火能量的技术途径研究

进一步降低半导体桥(SCB)换能元件发火能量是微机电系统(MEMS)引信用微型起爆系统发展的瓶颈技术。通过发火感度试验,获得了减小桥区尺寸、增加V型缺口、适当长宽比、降低药剂粒度等是降低SCB发火能量的有效技术途径。在试验方案范围内获得最小全发火电压3.83 V,发火能量0.073 mJ,最大不发火电流229.88 mA.分析发火现象和电特性曲线得出:SCB换能元的桥区面积7.65×102μm2,质量3.55×10-6mg,临界发火属于电热发火;桥区面积5.68×102μm2,质量2.64×10-6mg,临界发火属于电爆发火。

浸水煤表面结构演化与自然发火指标实验研究

为了提高浸水煤自燃预警的可靠性和准确性,采用扫描电镜实验与程序升温氧化实验研究了不同含水率煤与原煤的结构变化和氧化规律。首先对比分析了浸水煤的表面结构变化,然后通过浸泡法制备了含水率为4%、11%、18%、25%、32%的煤样,利用程序升温实验分析不同含水率煤样气体产生量随温度的变化关系。结果表明:浸水后,煤样氧化产生CO和C_(2)H_(4)的临界温度由73℃、180℃提前到62℃、161℃,各煤样升温过程中产生气体随温度升高而升高,含水率为18%的煤样产生的CO、CO_(2)、C_(2)H_(4)和C_(2)H_(6)体积分数最高;在CO、C_(2)H_(4)可作为标志气体的基础上,引入CO与CO_(2)体积分数比值γ和C 2H_(4)与C 2H_(6)的体积分数比值ε,分别作为煤吸氧蓄热阶段和自热氧化阶段的预测指标,即:γ≤0.019时,煤样温度小于136℃,处于吸氧蓄热阶段;0.752≤ε≤0.836时,煤样温度136~226℃,处于自热氧化阶段;γ≥0.908时,煤氧化温度大于226℃,处于加速氧化阶段。最后,基于CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)三种标志气体和γ、ε值,建立了浸水条件下采空区遗煤自燃的分级预警防控指标体系。

基于程序升温-热动力学的自然发火分级预警方法

自然发火为煤矿主要致灾因素,目前大部分矿井开采自燃—易自燃类煤层,也有过半数煤矿存在自然发火危险性,煤层自然发火防治问题一直是影响煤矿安全生产的重点难点。然而不同煤矿的各个煤层赋存条件千差万别,致使煤层自燃特性无法一概而论,一矿一策、一面一策已经成为自然发火防治的必然趋势。为明确唐家会矿6号煤层易自燃煤层的自然发火特征,划分自燃阶段,确定分级预警等级、预警指标及临界值,采用理论分析、程序升温实验、自燃预警指标分析、现场工业性试验等手段进行研究,最终有效划分了分级预警等级,建立了自燃预警体系,并在现场验证其准确性,为今后唐家会矿6号煤层自然发火防治提供了参考依据。

桥丝式电点火头发火时间一致性试验研究

为了确定桥丝式电点火头发火时间一致性的影响因素,采用高速摄影法对单个电点火头、电点火头串联组和电点火头并联组的发火过程和发火时间进行研究。试验结果表明:对于单个电点火头,发火电流超过1.4 A时,平均发火时间在5.0 ms内,继续增加发火电流,发火时间缩短趋势减缓;电点火头串联组的发火电流不宜低于1.8 A,发火时间差可控制在1.5 ms内;电点火头的发火时间一致性,并联组明显优于串联组。在进行组网爆破作业时,对于内置电点火头的一次性膨胀爆破管,推荐采用并联组网,普通电(220 V)可将电点火头的发火时间差控制在0.1 ms以内。

小煤窑破坏区下复采工作面自然发火隐患治理技术研究与应用

通过对小窑破坏区下东一203复采工作面自然发火情况进行分析,采用钻探技术进行验证,提出了灌浆、注氮防灭火、开区均匀技术、采空区有害气体引排泄压、加强预测预报工作及现场监督管理等防灭火技术。该综合防灭火技术应用于东一203采煤工作面,实现了工作面的安全顺利回采、回撤。

煤层自然发火标志气体及临界值试验研究

煤层自然发火是煤矿安全中的重要问题,研究煤层自然发火的标志气体及其临界值有助于预警和预防火灾。本文通过室内实验装置,选取沁水煤田寿阳矿的5号煤层为研究对象,研究了煤层氧化过程中,煤层自燃时的标志气体浓度与温度的关系。结果表明,煤样升温氧化过程中CO浓度与煤温呈现先增加后降低的趋势,由于在温度为100℃时,其浓度才会发生变化,因此,选取CO的浓度变化作为标志气体不可靠。虽然乙烯气体相比CO更准确,但监测温度会更高,因此须慎重选择烯烃气体作为指标气体。

特厚煤层综放工作面采空区自然发火“三带”划分及防治对策

针对红会一矿采空区遗煤自燃问题,对特厚综放煤层采空区遗煤氧化自燃规律进行了分析,应用束管法现场实测了红会一矿1741工作面氧气浓度的变化情况,并与数值模拟结果进行了对比研究。结果表明:回风巷的散热带范围在距工作面16.8 m左右,氧化带范围在距工作面16.8~66.3 m,进风巷的散热带范围在距工作面23.7 m左右,氧化带的范围在距工作面23.7~75.1 m,此后为窒息带;1714综放工作面最小推进速度大于0.61 m/d时,采空区遗煤不易发生自燃现象;提出适量降低1714综放工作面供风量,缩小氧化带和自燃危险区域范围的生产理念,对保证该矿矿井安全生产、提高生产效率及减少资源损失具有重要意义。

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。

复采综放工作面自然发火三带划分技术研究

为解决山东省充州市大统矿业有限公司F9305复采综放工作面自然发火三带划分测定及应用问题,根据复采工作面现状提出在工作面两顺槽埋设束管采样点采用临界氧浓度指标法测定复采综放工作面三带数据,并推算复采综放工作面防灭火安全推进速度。经过现场实际应用,通过束管监测系统监测数据验证,采空区三带的划分符合工作面实际情况,通过调整防灭火措施、保证正常组织生产有效的消除了自然发火隐患,自然发火防治效果良好。

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。

新疆某煤矿不同煤层自然发火特性实验研究

煤自燃的特性在其进行自然发火期研究中是重要的研究指标。为研究不同煤层煤自然发火特征的异同性及规律,通过实验室自然发火实验,掌握煤自燃的基础参数,为分析煤的氧化特性提供理论依据。针对新疆某煤矿的B_(3)、B_(4)、B_(6)、B_(9)煤层进行煤样自然发火实验,分析煤自然发火期和各临界温度的对应关系,确定煤层的最短发火期和标志性气体。

李雅庄煤矿工作面采空区自然发火“三带”分布特性研究

针对霍州煤电集团有限责任公司李雅庄煤矿2-801综采工作面采空区煤自燃问题,采用现场实测的方法对采空区自燃“三带”进行了研究。通过分析测试数据,确定2-801工作面采空区自然发火“三带”散热带的宽度为0~21.2m,氧化带宽度为21.2~83.5m,85.5m以上为窒息带。研究结果为采空区煤自燃防治提供了技术支持。

深井酸性浸水煤层风干氧化自然发火特性分析

为探究深井酸性浸水煤层风干氧化自然发火的特性,选取陕西省某矿煤样,利用氧化模拟试验系统,对预氧化及浸水风干煤样和原煤样进行程序升温试验,对比分析了两者的耗氧量以及CO、CO 2、CH 4的产生量,进而分析这几种不同情况下煤样的氧化自燃特性。结果表明,酸性条件下浸水风干的煤样耗氧量最小,说明该煤样在氧浓度低时容易发生氧化自燃;酸性条件下浸水风干的煤样CO、CO 2、CH 4的产生量最大,说明该煤样发生氧化自燃的危险性越大。总之,当煤体处于高地温、弱酸性浸水风干条件下发生煤体氧化自燃的危险性最大,研究结论可为矿井高产高效和安全生产提供一定的指导。

新河煤矿煤自然发火规律实验研究

为了有效预测预防工作面煤自燃事故,以新河煤矿7312工作面新鲜煤样为研究对象,研究3煤层自然发火规律。通过煤自燃程序升温实验台,对煤体进行了氧化程序升温实验。结果表明:新河煤矿煤样在30℃,空气流量为50.4 mL/min的条件下,可以释放出CO,CO量在9.7×10^(-6)~12.7×10^(-6)之间;在自加热阶段,煤的氧化温度为70℃,从缓慢的氧化过渡到加快的氧化过程。在70℃时,煤样氧化所放出的CO量比常温时高3~4倍,煤炭氧化速率的增加为0.6×10^(-6)~0.8×10^(-6)/℃;二次氧化过程中CO生成率、耗氧速率和最大放热强度较初次氧化时均有所升高,CO_(2)生成率大幅降低。

海湾煤矿采空区自然发火“三带”与氧化中心协同研究

为了研究工作面采空区自然发火“三带”范围与氧化中心距离之间的关系,以海湾煤矿2204工作面为研究对象,通过采集工作面煤样,分析了CO产生速率与温度的关系;通过在工作面进、回风巷铺设束管,分析了氧化中心距离与氧化带之间的关系,从而得出了进回风侧氧化带宽度以及与氧化中心的距离。该研究成果可为防灭火措施的制定提供一定的依据。

小甘沟煤矿B_(2)煤层自然发火标志气体及临界值确定研究

针对小甘沟煤矿B2煤层自然发火的问题,通过程序升温实验和建立气体预测数学模型的方法,先选取11121工作面煤样,煤样采集经过处理后,利用实验设备对煤自然发火过程进行模拟分析,测试并分析各温度段气体产物的种类、浓度及煤样温度变化特性,测试得到的气体产物有CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(3)H_(8)和C_(2)H_(4),根据分析结果优选适用的自然发火标志气体,然后利用采煤工作面回风隅角煤层自然发火标志气体预测数学模型和采煤工作面标志气体浓度预测数学模型,并进一步对其进行计算,从而得到小甘沟B2煤层采煤工作面回风隅角自然发火标志气体CO浓度临界值。结果表明:CO、C2H4和C2H2被选为B2煤层自然发火标志气体,此外确定了B2煤层采煤工作面回风隅角自然发火标志气体CO浓度临界值为60.0×10^(-6)。

浅埋煤层采空区遗煤自燃发火防治技术

本文以5-20105综采工作面采空区遗煤自燃发火防治为工程背景,针对回采煤层自燃发火周期短(45d)、煤层埋深浅、邻近小煤窑越界开采等问题,提出以减少漏风、强化监测以及破坏遗煤自燃发火条件为核心的防灭火技术,并探讨工程应用。

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。