五里堠煤矿3号煤层工作面煤自燃特征及分级预警体系研究

为了研究确定五里堠煤矿3号煤层工作面煤自燃预警指标体系,采用程序升温试验系统测试煤样氧化自燃过程中特征气体生成规律;得到了煤自燃标志性气体,建立了煤自燃分级预警指标体系。结果表明:煤样氧化过程中随温度升高氧化活性增强,耗氧速率不断增大。在常温下,煤氧化产生了CO、CO_(2)和C_(2)H_(6),随煤氧化温度升高气体产生量不断增大;氧化温度升高到110℃时才氧化产生了C_(2)H_(4).为了提高煤自燃风险的预警准确性,研究确定了煤自燃格氏火灾系数和气体比值及变化规律。得到了五里堠煤矿3号煤层工作面煤自燃预警的关键指标为CO、ΔCO/ΔO_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6),提出了3号煤层工作面“灰、蓝、黄、橙、红”五级预警指标体系,结合现场确定了工作面煤自燃分级指标阈值,形成了3号煤层工作面煤自燃分级预警指标体系。

突出煤层煤自燃早期预报指标优选研究

为解决魏家地煤矿北1103工作面在高位瓦斯抽采时采空区遗煤自燃问题,建立煤自燃早期预测预报体系,利用煤氧化程序升温实验分析不同煤样在升温氧化过程中出现的气体体积分数的变化规律,并利用格氏火灾系数对实验数据做进一步处理分析。结果表明:魏家地矿一煤层煤自燃临界温度为60~80℃,干裂温度为110~120℃;依照指标气体优选原则,确定CO浓度、第二类火灾系数R_(2)、第三类火灾系数R_(3)可作为预测煤自燃的主要指标,C_(2)H_(4)浓度、Φ(C_(2)H_(4))/Φ(CH_(4))、Φ(C_(2)H_(4))/Φ(C_(2)H_(6))可以作为煤自燃预测预报的辅助指标。研究结果为魏家地矿突出煤层煤自燃预报提供了理论依据,对解决瓦斯抽采时采空区遗煤自燃问题奠定了基础。

预报煤自燃的气体指标优选试验研究

通过煤自燃程序升温试验对峁底煤矿预报煤自燃气体指标进行试验研究，利用试验得到煤氧化热解过程中各阶段的气体组分和浓度，通过格氏火灾系数和链烷比等方法对试验所得数据进行处理分析，依据指标气体优选原则，选取CO浓度、第二火灾系数R2、链烷比φ（C2H6）／φ（CH4）作为判断峁底煤矿煤自燃的主要气体指标；以CH4浓度、C2H4浓度、C2H6浓度、第一火灾系数尺。和第三火灾系数R，以及烯烷比作为辅助气体指标；峁底煤矿煤样的自燃临界温度为60—70℃，干裂温度为110～130℃。该方法对于快速有效判断煤炭自燃阶段和程度，预测预报煤层自燃有一定的指导作用。

煤田露头火区标志性气体确定的试验研究及应用

为了研究煤田露头火区标志性气体及其与火区温度的关系,制作了煤田露头火区试验装置。在该试验条件上,提出焦煤在自燃升温期的30-130、130-190及190℃以上3个区间时,分别以CO、C2H4、C2H2作为标志性气体;在阴燃稳定期,以CO作为标志性气体;在窒息降温期的300-160℃及160℃以下时,分别以C2H6和CO作为标志性气体;分析了格氏火灾系数R2判别火区发展状况的可行性,拟合出了标志性气体浓度与火区温度以及R2与火区温度的关系方程。结果表明,煤田露头火区标志性气体的种类与采空区自燃火区的基本相同,但其产生的最低温度不同,即煤体吸附气体出现的最低温度较高,而煤体氧化气体出现的最低温度较低;依据关系方程和R2,可以方便地预测煤田露头火区的温度和发展状况。

南屯煤矿综采工作面煤自燃分级预警体系研究

采空区内煤自燃隐患监测预警,是煤自燃火灾早期预防的前提和亟待解决的关键难题。建立煤自燃分级预警体系,是为了解决南屯煤矿工作面回采过程中煤自燃火灾的监测预警问题。采用煤自燃程序升温实验得到了南屯煤矿综采工作面煤样在采空区不同氧气浓度下自燃氧化过程中耗氧速率、CO气体、C_(2)H_(4)等氧化气体随温度的变化规律,结合现场数据,经过优选确定了CO,O_(2),C_(2)H_(4)及C_(2)H_(6)作为主要的工作面采空区煤自燃预测指标气体,并辅以格氏火灾系数R_(2),R_(3)与φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H_(6))作为煤自燃隐患的预测预警指标。提出了南屯煤矿综采工作面“灰、蓝、黄、橙、红、黑”6级预警指标体系,结合现场确定了预警阈值,形成了综采工作面煤自燃分级预警指标体系。在综采工作面煤进行了应用,实现了煤自燃隐患的早期预警,提高了煤自燃火灾防控的技术水平,保障了工作面的安全回采。

建北煤矿高瓦斯煤层自燃早期预报指标优选研究

为解决建北煤矿高瓦斯煤层自然发火早期精准预测预报的难题,以该矿4204工作面煤层为研究对象,利用程序升温实验重点分析不同粒径煤样在升温氧化过程中CO、CO_(2)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)等气体体积分数的变化规律,通过格氏火灾系数等方法进行处理分析。结果表明,建北煤矿煤样出现CO的临界温度为60~80℃,且整体变化趋势呈指数增长,CO气体产生量与粒径呈反比关系;C_(2)H_(4)出现的温度约为120℃,且煤样粒径越小其体积分数增长越快。依照指标气体优选原则,确定建北煤矿4204工作面高瓦斯煤层煤自燃的优选指标:主要气体指标为CO、第二类火灾系数;辅助气体指标为C_(2)H_(4)、烯烷比φ(C_(2)H_(4))/φ(CH_(4))和φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H_(6))、第三类火灾系数。应用指标气体CO和煤温进行函数曲线拟合,进一步验证煤自燃程度。研究结果为建北煤矿高瓦斯煤层自燃预报提供了理论依据,对我国同类工况条件的高瓦斯煤层煤自燃早期预测预报与超前防控具有重要的指导意义。

梅花井煤矿2号煤自燃特征及分级预警

实现矿井煤自燃火灾的早期预警和高效防控的关键是确定煤自燃特征参数和分级预警体系。通过煤自燃程序升温试验得到了梅花井煤矿2号煤层工作面煤样在不同氧气浓度下耗氧速率,CO、C_(2)H_(4)等气体随温度的变化规律,结合现场数据,确定了采空区煤自燃预测指标气体为CO、CH_(4)、C_(2)H_(4)和C_(2)H_(6),并将格氏火灾系数R_(2)、R_(3)和C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6)作为辅助煤自燃预测指标。最终将梅花井煤矿煤自燃指标预警等级划分为“绿、黄、蓝、橙、红”5级预警,设置气体临界阈值,实现了梅花井煤矿工作面煤自燃隐患的识别防控,对于保障工作面的安全高效开采具有重要的指导意义。