综放工作面采空区瓦斯抽采对氧化升温带影响

为解决综放工作面回采期间瓦斯涌出量大、瓦斯抽采导致采空区漏风增加且易发生自然发火的问题,以红庙矿5-2S工作面自然发火和瓦斯抽采综合治理为例,采用现场实测和数值模拟相结合的方法,运用流体计算软件COMSOL对不同抽采量、不同抽采口位置时对氧化升温带影响规律进行研究.研究结果表明:采空区自燃"三带"数值模拟变化规律与现场监测数据相吻合;采空区瓦斯抽采量和抽采口所在位置与采空区自然发火危险性成正相关;5-2S工作面推进速度从3 m/d增加到3.2 m/d,瓦斯极限抽采量由31.71 m^3/h增加到120 m^3/h;距工作面切顶线10~20 m是采空区工作面最佳抽采位置.

煤自燃氧化升温快速实验研究

提出一套系统简单、快速确定煤自燃性的实验装置,并用此装置对影响煤自燃性有关因素进行了实验研究,得出了不同氧化始温、不同煤样、不同氧化剂、不同氧化浓度条件下煤的自燃氧化升温规律。

黄陵矿小煤样自然绝热氧化升温自燃特性参数测试

针对大型煤自然发火试验台存在煤实验需求量大、精度差、误差较大等问题,设计建造了实验温度30-200℃、装煤量小的煤样自然发火实验台。以黄陵矿煤样进行了自然发火特性参数测试,得到了温度与耗氧速率、温度与放热强度关系等自然特性参数。测试结果验证了8 kg煤自然发火实验台可以满足实验设计要求。高精度实验结果为今后防灭火工作提供了有力的基础数据。

粒径对煤氧化升温进程影响的试验研究

为研究粒径对煤氧化升温进程的影响,利用程序升温试验系统,分析潞安集团李阳煤矿15号煤层5种不同粒径煤样氧化升温进程中O_2,CO,C_2H_4等气体的生成规律,并计算了不同粒径煤样的耗氧速率和CO,CO_2,C_2H_4气体的产生速率以及煤自燃倾向性判定指数。结果表明:该煤层自燃临界温度约80℃,干裂温度约135℃,气体产生速率临界温度约160℃;从试验初期到干裂温度段,各煤样气体生成总量变化不大,超过干裂温度后,气体生成量变化幅度增大;煤样在超过气体产生速率临界温度后,各气体的产生速率开始有较大幅度增加,且粒径越小的煤样气体产生速率的变化幅度越大;随着煤样粒径的减小,煤样和O_2反应面积增大,交叉点温度相应降低,煤样粒径对煤自燃倾向性有明显影响。

动态采空区非线性氧化升温相似试验研究

为深入研究采空区遗煤的氧化升温特征,利用容积平均法构建传热传质模型,搭建采空区氧化升温相似试验台,试验研究采空区遗煤氧化的非线性升温过程,并通过现场试验数据验证相似试验的结果。结果表明:采空区温度场中,高温区域主要集中在进风侧,并且随着工作面动态推进,不断向前迁移,采空区温度随时间呈指数增长;工作面推进速度是影响采空区温度升高的重要因素,推进速度越快,采空区升温速率越小,其中,工作面推进速度与采空区最高温度之间呈负指数减小的关系;同时,随着工作面推进速度的加快,采空区高温点位置距工作面距离不断增加;采空区特征点升温曲线拟合结果显示,现场试验值与相似模拟值基本吻合,证明了相似试验的合理性。

热-应力耦合作用下不同粒径煤自燃氧化升温特性

现有研究未考虑采空区中不同粒径煤会受到垮落煤岩和遗留煤柱产生的轴向应力的作用,致使煤的渗透率、裂隙结构等参数发生较大改变,进而影响煤自燃氧化升温进程。为研究热-应力耦合作用下不同粒径煤自燃氧化升温特性,利用荷载加压煤自燃特性参数测定装置和气相色谱仪,测定不同粒径煤的升温速率、耗氧速率和产热速率变化规律。实验结果表明:①不同粒径煤样在不同单轴应力下的升温速率随温度升高变化趋势具有一致性,整体上均呈先增高后降低趋势。当单轴应力为2,4,6,8 MPa时,随着煤样粒径增大,最大升温速率呈先增高后降低趋势;当单轴应力为10 MPa时,煤样最大升温速率随粒径增大而增高。②不同粒径煤样在升温过程中耗氧速率呈先快速增大后缓慢增大趋势;不同粒径煤样耗氧速率总体上均随单轴应力升高呈增大趋势。③不同粒径煤样在升温过程中产热速率整体呈先基本保持平稳再增大后减小趋势;随着煤样粒径增大,在适当的单轴应力作用下煤样最大产热速率会大于未施加单轴应力时。

基于煤堆氧化升温规律的翻烧预警平台研究

为获得更为精确的长周期煤堆存储的翻烧依据,减少存煤热值测定过程中存在的较大误差波动,以及由此导致的以热值损耗为翻烧依据的不可操作性,基于煤氧化进程中温度为重要的预测表征指标,提出以监控煤堆内部温度决定处理时机的判定准则,通过对不同堆放方式下煤堆氧化升温过程的试验测试,探讨了煤堆氧化进程中内部不同区域的温升规律,为煤堆翻烧预警、热值损耗分析以及自燃防治技术提供科学依据。试验结果表明,煤堆存储升温过程中,存在明显的分段特性,而温度的升高和热值的减少存在良好的相关性。最后依据试验结果建立了煤堆翻烧预警平台。

潘一东矿煤层氧化升温模拟实验研究

为掌握潘一东矿煤层自燃产物产生规律,为建立自然发火早期预报指标体系提供依据,本文 利用自主研制的实验装置对潘一东矿11号煤层的煤样进行了氧化升温模拟实验,分析了煤样升温过 程中CO、 C2 H4生成量随温度变化的规律,实验结果表明煤样在较低的温度条件下就产生CO,其绝对 生成量在整个氧化过程中单调递增,但其增幅在不同溢度条件下是不均匀的,存在着突变温度点; c2 h4 首次出现温度在101℃,在101℃-230℃之间单调递增,在230℃以后其产生量出现了波动.

碾压遮盖煤堆氧化升温规律研究

通过对碾压覆盖煤堆露天自然环境下氧化升温过程的试验测试,得出了煤堆氧化进程中内部不同区域的升温规律,为煤堆翻烧预警、热值损耗分析以及自燃防治技术提供科学依据。

基于涌现性特点的采空区氧化升温带高浓度CO治理技术

煤矿在生产过程中,采空区遗煤自燃会给矿井的生命与财产安全带来巨大威胁。将矿井采空区氧化升温带看作一个系统,系统呈现的高浓度CO由氧化升温带的遗煤、空气、蓄热条件等各类因素共同影响产生。通过对复杂系统表现出的涌现性规模效应、结构效应、高层次有而低层次没有的三方面特性进行分析,得出采空区氧化升温带高浓度CO产生规律及下属关联因素。在此基础上根据涌现性理论指导,针对神东补连塔煤矿22410采空区氧化升温带高浓度CO治理问题,结合工作面生产现场地质构造、上覆煤柱、采煤工艺、机电故障等实际条件,从煤体易自燃特性、采空区超量遗煤、发达的供氧通道、综采工作面迟缓的推进速度4个方面深层次分析了采空区氧化升温带高浓度CO产生原因,针对性地实施了控制遗煤、封堵漏风通道、上隅角向采空区灌浆、上隅角堆建岩粉墙、工作面风量控制、上隅角及采空区气体“三位一体”实时监测等多项综合治理措施后,采空区氧化升温带高浓度CO问题很快得到了有效控制,从而避免了综采工作面在回采过程中采空区发生自然发火的危险,避免了巨大的经济损失,同时确保了人员的生命安全。由此得出结论:系统涌现性特点可以指导解决煤矿在生产过程中遇到的潜在灾害问题。

粒径不同条件下煤氧化升温规律试验研究

针对目前研究煤自燃氧化升温规律时没有分析覆岩垮落及保护煤柱形成的轴向应力对粒径不同煤的渗透率和裂隙结构等参数的影响,借助气相色谱仪及荷载加压装置,通过试验研究粒径不同的煤样在热—应力耦合影响下的自燃氧化升温规律,结果表明:随着单轴应力不断增大,粒径不同的煤样升温速率变化趋势基本相同,表现为先升高再减少趋势;耗氧速率表现为先迅速升高之后逐步增大,整体为一直升高的变化趋势;产热速率变化趋势为初始阶段较平稳、之后开始升高、最后下降的变化规律。

基于网格优化双层随机森林的采空区煤氧化升温预测研究

为了对采空区煤氧化升温的温度进行预测,在内蒙古某煤矿16402综放工作面进行长期的采空区气体和温度观测实验,采集到准确的采空区煤氧化升温过程中气体及温度数据,提出1种基于网格优化双层随机森林(WG-DRF)的采空区煤氧化升温预测方法,用该方法构建预测模型并与传统随机森林、BP神经网络和支持向量回归模型的预测结果进行对比。研究结果表明:WG-DRF模型预测的平均绝对误差MAE,均方误差MSE,决定系数R~2分别为1.725,6.158,0.903,优于其他模型。通过更换数据集对WG-DRF方法进行测试,验证双层随机森林模型具有较强的泛化性。研究结果可为采空区煤氧化升温的温度预测提供参考。

非均质孔隙率采空区氧化升温规律四维动态模拟

运用Fluent动网格模型实现采空区的四维动态变化,并用用户自定义函数将煤低温氧化动力学机理及非均质孔隙率函数编入Fluent中,结合时间和空间,对U+L型通风系统采空区升温规律进行四维动态模拟研究.研究表明:非均质孔隙率四维动态模型能更真实地反应孔隙率的空间与时间变化,空间某一位置的孔隙率随时间呈负指数递减;工作面推进速度越大,采空区升温速率越小,推进速度为3.6 m·d-1时平均升温速率仅为推进速度为1.2 m·d-1时的1/5;然而,推进速度越大,高温点的深度越大,不利于自燃的预防;尾巷的存在使得温度场范围扩大,温度升高,CO主要从尾巷流出,尾巷释放的CO量是回风巷CO释放量的10倍.最后利用现场实测的数据对结果进行验证,表明模拟结果是正确可信的.

采空区氧化-升温耦合模拟相似准则及传热相似性研究

氧化升温规律是衡量采空区内自燃的重要指标。使用相似材料在室温下进行采空区升温规律相似实验是制约采空区温度场实验发展的瓶颈。根据采空区氧化升温耦合数学模型,导出了保证温度场相似比为1的相似准则,研制出了一种与煤氧化机理相似度极高的自热型相似材料,并通过DSC-TG联用实验和程序升温实验,对相似材料的放热特性、耗氧特性、活化能的变化及其与煤的传热相似性进行了实验研究。研究表明:相似材料与煤的氧化机理相似,且在室温下就开始放出大量的热,放热量可以达到煤的4.5倍,耗氧速率是煤的120倍,添加自热材料使得煤的活化能降低了20~30 k J/mol。相似材料在动态采空区实验中的应用结果表明,采空区升温规律实验值与模拟值及实测值基本吻合,可以从氧化升温耦合的角度对采空区升温规律进行模拟研究。

程序升温氧化法测定碳纳米管的纯度

利用不同形态碳有不同氧化温度的特性 ,采用程序升温氧化法 ,以铂电阻丝热导池为检测器 ,以纯氧为载气和反应气 ,通过对碳纳米管 (CNTs)与其中夹杂的其它形态碳氧化后生成的二氧化碳气体谱图的测量 ,达到对CNTs纯度进行定量分析的目的。在氧化升温速度为 1 0℃ /min ,氧气流量 3 0mL/min3 5mL/min的实验条件下 ,测定用催化裂解法制备的多壁碳纳米管 (MWNTs)和单壁碳纳米管 (SWNTs)的纯度 (纯化后纯度 )分别为 98.81 %和 79.4 7%。

不同煤种升温氧化过程中气体产物特征研究

以不同煤种的煤样为研究对象,对其进行程序升温氧化实验,采集不同温度时煤样所产生的气体,进行气相色谱分析,研究不同煤样升温氧化过程中产生的气体种类以及气体浓度的变化特征。实验结果表明:不同煤样升温氧化过程中产生的气体种类不同,气体产生先后顺序依次是CO、C2H6、C2H4、C3H8,气体产生量与温度都近似呈指数变化关系;随煤变质程度的增高,煤样气体产生率急剧上升的拐点温度也变高,煤样氧化能力降低,相同时间段内煤样产生气体量却减少。

基于程序升温氧化法的硫化矿石自燃倾向性研究

由于不同类型的硫化矿石氧化性不同,暴露在空气中的表面活性不同,其耗氧速率也不同。本文对几种硫化矿石矿样进行了程序升温氧化实验,获得了不同类型的硫化矿石矿样在氧化过程中的总吸氧量、自热起始温度与温度曲线。实验表明:硫化矿石氧化前期(矿样温度小于自热起始温度)氧化速度较慢,后期(矿样温度大于自热起始温度)氧化速度较快,说明当矿样温度加热到其自热起始温度以上时,矿样氧化放热量明显加大,加快了矿体的升温。

乐平树皮煤升温氧化过程中气体解析规律研究

为了防止煤炭自燃,深入了解煤在升温氧化过程中气体的解析规律,利用煤升温氧化系统对乐平树皮煤进行了升温氧化实验研究。结果表明,树皮煤在升温氧化过程中,不同气体的初析温度t_m和解析速率各不相同, CO、CO_2、CH_4、C_2H_6、C_2H_4、C_3H_8、C_3H_6、i-C_4H_(10)和n-C_4H_(10)9种C_1-C_4气体的t_m依次为70℃、20℃、20℃、20℃、100℃、20℃、130℃、100℃和70℃。20-210℃为煤的缓慢氧化阶段,从树皮煤中依次缓慢解析出吸附态的气体CO_2、CH_4、C_2H_6、C_3H_8和CO等;210-290℃为煤的快速氧化阶段,从煤中解析出较大量的9种C_1-C_4气体产物,气体的浓度以指数速率增加;290一400℃为煤的急速氧化阶段,9种C_1-C_4气体的浓度以直线关系急剧增加。不同类型的煤在不同的氧化阶段具有不同的氧化特征,可选择不同的气体作为预测煤自燃特性的标志气体。

升温氧化过程煤表面介观特征和分形参数研究

将原子力显微镜(AFM)用于煤表面结构研究,提出介观尺度下煤表面结构研究方法.得出基于分形理论和AFM观测结果计算分形维数D的方法.实验分析证明,煤表面有明显的分形特征,在煤样的升温氧化过程中,分形维数随温度的升高趋于增大.

铀与氧气和二氧化碳的程序升温反应行为研究

利用程序升温分析方法研究了铀与氧气和二氧化碳的反应行为(TPO)。结果表明:在两种气氛中的反应过程均存在诱导期;当氧气分压处在16%～45%范围内时,铀的着火点温度为581～606K,中间产物为UO2,最终产物为U3O8;铀在CO2气氛中的着火点温度相对较高,在反应过程中,CO2解离产生CO气体;反应的表观活化能随气体浓度的升高而降低。