利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期

利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期技术,建立简便实效的数学模型,并与使用TGA/SDTA851 e同步热分析仪所得的数据进行拟合,对煤的实验最短发火期进行测算,大幅提高最短发火期预测的效率和精度,对我国研究煤自燃预测预报和煤炭自燃预防具有重要的参考价值。

煤炭自然发火内在原因及最短发火期

从煤分子结构的物理、化学特性研究出发，浅析煤低温自然发生发展过程，进一步论述煤层最短发火期。

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。

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 。

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。

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。

煤层最短自然发火期的研究

目前我国对煤自然发火期建立的数学模型复杂,给定参数太多,应用起来十分困难,准确度不高;运用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期技术建立简便实效的数学模型,并与使用TGA/SDTA851 e同步热分析仪所得的数据进行拟合,对煤的实验最短发火期的进行测算,提高了短发火期预测的精度,对我国研究煤自燃预测预报和煤炭自燃预防具有重要的参考价值。

煤最短自然发火期快速预测方法

针对现有煤最短自然发火期预测方法存在操作复杂、耗时费力等问题,提出了一种煤最短自然发火期快速预测方法。通过煤自燃特性的氧化动力学测试获得煤氧化过程中不同阶段的特征参数,利用线性拟合建立了煤自燃倾向性判定指数和绝热氧化时间的函数关系;根据F-K热自燃理论,建立了煤绝热氧化时间和特征尺寸之间的函数关系;利用以上函数关系推导出煤最短自然发火期快速预测模型。基于该方法获得的煤最短自然发火期预测值与实际值基本一致。该方法耗时少、操作简单,适合大量煤样的最短自然发火期预测。

煤堆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2个试验工作面观测验证,预测准确率达到69%～88%,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。

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。

煤的最短自燃发火期实验及数值分析

我国开采的煤层中,约90%有自燃发火倾向,自燃发火期最短的只有20d。由于煤炭自燃,我国每年造成了巨大的煤炭资源损失,甚至引发瓦斯爆炸,造成人身伤亡,严重影响矿井的安全生产。

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 .

煤自然发火期快速测定的实验研究

介绍了煤实验最短自然发火期的快速测试方法。通过实验数据分析,确定了70℃时煤样排气出口氧气含量(C_(70))与交叉温度点(T_(cpt)),分别是煤低温缓慢氧化阶段和快速氧化阶段升温特性的特征参数。结合C_(70)和T_(cpt),计算得出了煤在缓慢氧化阶段的平均升温速率与煤在快速氧化阶段的绝热氧化时间,实现了煤实验最短自然发火期快速测定。

龙东矿21号煤自然发火期测定及防治措施研究

大屯矿区是煤炭自然发火十分严重的矿区,煤炭自然发火隐患及事故频繁发生,一直困扰着矿区的安全生产。为彻底扭转这一被动局面,龙东煤矿通过对21号煤层进行取样分析,利用计算机网络解算得出了21号煤层的最短自然发火期,并针对龙东煤矿的具体情况,提出了切合实际的防火措施,提高了生产的安全性。

当量粒径煤体对巷道自燃瞬态过程影响研究

冲击地压矿井一般在巷道内采取卸压措施,需巷道内施工数量较多的卸压孔,泄压孔的存在导致巷道局部区域漏风并有自燃危险,为探明破碎巷道自然发火过程,以宽沟煤I010203工作面巷道为例,利用ANSYS数值模拟软件,对巷道内煤当量粒径10、20 mm这2种情况,巷道破碎区域深度半径2.5、10、20 m这3种情况,共分为6种情况进行巷道自燃瞬态过程模拟,实验结果表明:当量粒径10 mm,破碎区域深度半径10 m时、破碎区域深度半径20 m时及当量粒径20 mm,破碎区域深度半径20 m这3种条件下巷道发生自燃,且当量粒径10 mm,破碎区域深度半径20 m时,52 d发生自燃与煤层最短发火期相吻合。

煤层预注阻化液防治煤自然发火的实验研究

为研究预注阻化液防治煤自然发火的可行性,以南屯煤矿3上煤层煤样为研究对象,通过阻化实验,初选出4种阻化剂,并利用自制的加压预注装置进行了阻化液预注实验,通过测试煤样的水分增量对比了4种阻化液的预注效果;利用煤自燃特性综合测试系统对预注阻化液前后煤样的实验最短自然发火期进行了测试,并对预注阻化液前后的煤质进行了分析。研究结果表明:阻化液的预注效果受阻化剂种类、阻化液浓度等的影响;预注阻化液能有效延长煤的实验最短自然发火期,4种阻化剂分别使煤的实验最短自然发火期延长了12. 6%、10. 7%、9. 3%和8. 1%;预注阻化液对煤质的影响在可接受的范围内。

煤实验最短自然发火期定量测定方法研究

为有效防治煤炭自燃,预测煤体最短自然发火期是非常必要的.以绝热圆柱形煤柱为物理模型,建立了煤实验最短自然发火期预测模型,利用实测的煤自燃基本参数,通过解算分析了漏风速度、粒度等参数对煤自然发火期的影响规律,最终准确测试了6个矿井不同煤体的实验最短自然发火期.结果表明:随漏风速度的增大,煤自然发火期先减小后增大;煤体粒度越小,最佳风速呈线性增大;随煤体粒度的增大,最佳风速条件下的自然发火期先减小后增大;煤体自燃倾向性越高,最短自然发火期越短;以张集肥煤为例,自然发火的最佳粒度为1～3mm,最佳漏风速度为0.001 1m/s,其实验最短自然发火期为26d.

1308工作面自然发火规律研究及预控措施

为解决金桥煤矿1308采煤工作面上部采空区遗煤自然发火威胁,采用试验、数学模型分析手段对工作面自然发火规律进行研究,确定了1308工作面自然发火标志性气体为CO、C_2H_2,最短自然发火期为66天,氧化带长度为47.9 m.提出了避免发火的预控措施,1308工作面日推进度必须超过1.31 m,注氮时注氮孔长度为35 m.