煤炭自然发火介尺度分析:从表征体元宏观模型到孔隙微观模型

煤炭自然发火存在明显的介尺度特性,应用介尺度科学理论将煤炭自然发火的微观反应机理与宏观变化特征相关联,有助于推进煤自燃领域的深入研究。首先分析了单煤颗粒、煤颗粒聚团及煤堆3个尺度的区别及相互联系,指出尺度之间正确的信息传递是多尺度模拟的前提,煤自燃领域尺度信息传递的主要方式是"尺度上联"。从数学建模角度提出煤颗粒聚团的本质就是煤堆的表征体元,以表征体元为最小单位的表征体元尺度数值模拟是一种忽略聚团内结构变化的基于宏观数学模型的计算方法,相对应的表征体元内考虑单煤颗粒相互影响的孔隙尺度数值模拟是一种基于微观数学模型的计算方法,由此明确了煤自燃研究中介尺度Ⅱ所在的堆积态煤体层次的物理过程与数学概念。其次基于表征体元尺度的定义,考虑瞬时孔隙率和高温辐射换热特征,建立了连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程和浓度方程,简述了求解过程,指出需要由孔隙尺度模型获取的参数有孔隙率、渗透率、对流换热系数等。接着论述了基于格子玻尔兹曼方程、考虑内部孔隙结构的孔隙尺度微观模型,并用实例展示了采用工业CT技术获取煤岩体孔隙物理结构、3维数字重构及表征体元提取的步骤。最后利用不同尺度之间参数的本构关系,提出从孔隙尺度获取宏观控制方程中孔隙率、渗透率、惯性系数和对流换热系数的尺度上联方法,从数学上实现了孔隙尺度微观模型到表征体元尺度宏观模型之间的信息传递,从而完成了从孔隙尺度到表征体元尺度的多尺度物理建模和数学建模。

煤炭自然发火的综合防治措施分析

分析了煤炭自然发火的机理,总结了防治煤炭自燃工作的经验和教训。针对防治煤炭自燃工作中存在的问题,提出了从采区巷道布置、开采方法到终采封闭采区整个开采过程中防治煤炭自然发火的措施。

综放工作面防治煤炭自然发火的措施

分析了全国重点热害矿井新富矿综放工作面采空区CO来源及工作面防治煤炭自燃的有效措施。

模拟法测量煤炭自然堆积密度的应用

根据自然堆积煤堆各层煤密度的变化规律及应用工程力学的理论,介绍了模拟法测量煤炭自然堆积存煤密度的思路和方法,指出模拟法可有效提高煤场存煤密度测量的可靠程度。

神东公司煤炭自然发火防治技术探讨

本文分析了神东矿区煤炭自燃的主要原因 ,提出了防治自燃的措施。

丰城矿务局预防煤炭自然发火集成技术

丰城矿务局河西矿区开发于1957年,分布在曲江、上塘、尚庄境内。煤系地层为晚二叠世乐平组,王潘里段和老山段为主要含煤地层,煤系地层总厚500m,从上至下分为C、B、A等3个煤组,其中C、B两煤组有可采和局部可采煤层6层。B煤组含可采煤层3层,其中B4层位稳定,构造简单,煤厚0.6～4.96m,一般为2.5m,是矿区主采煤层。

鲁西矿预防煤炭自然发火综合技术研究与应用

鲁西矿3煤具有自然发火倾向。该文系统地介绍了一套适合鲁西煤矿生产技术条件下的预防采空区自然发火技术方案、技术参数、检测方法及其判定指标,并分析了其技术效果,对于指导煤矿今后的预防自然发火工作具有重要意义。

超长综放面煤炭自然发火的预测与控制

基于目前煤炭自然发火起因和机理的研究水平,针对神华海勃湾路天矿1604超长综放工作面的实际开采情况,对煤炭自然发火的预测预报以及控制煤炭自然发火进行了深入的研究。提出了以束管监测、红外探测和煤体温度自动监测系统为主的自然发火早期预测预报技术体系,成功地实现了1604超长综放工作面的早期预测预报,缩小了防火范围。采取了有针对性的综合防灭火措施,采用生产工艺上的预防、采空区注氮和采空区灌浆,有效的实施了对该面的实时监测、隐患处理、快速高效灭火系统,减少了防灭火投入,既保证了矿井安全生产,又提高了经济效益。

煤炭自然发火的介尺度现象分析及建模

针对煤炭自然发火研究中宏观层面过于简化无法揭示反应机理,而微观层面过于细化直接应用到工程效果不理想的瓶颈,借鉴复杂系统理论和多尺度科学研究思路,分析了煤炭自然发火的反应粒子、颗粒内孔、单煤颗粒、颗粒聚团、堆积煤体的多尺度行为和特征,提出了破碎煤体堆积系统自然发火的介尺度概念,并探讨了描述型、关联型和极值型3种多尺度方法在煤炭自然发火介尺度研究中的适用性.基于关联型研究方法,通过分析颗粒聚团内部及聚团间的热力学和动力学的复杂作用,引入"树叉"模型并考虑孔隙率分布的非均匀特征,使单煤颗粒尺度与堆积煤体尺度相关联,实现了从实体模型到物理模型,再到数学模型的煤炭自然发火介尺度模型的构建过程.

用图表分析法确定煤炭自然发火的潜伏期

煤炭自然发火的潜伏期是表示自燃危险的最重要特征，目前都是按乌克兰各矿井在近10年内发生火灾的统计数字标出来的。

程序升温条件下煤炭自燃特性

通过程序升温实验研究了煤炭的自燃特性,测定了不同粒度煤样在不同温度下产生CO,CO2等气体的浓度.讨论了指标气体的选择,分析了CO,CO2等气体浓度随温度的变化规律,得到了耗氧速度与煤温及煤体粒度的关系.结果表明,煤体粒度越小,温度越高,则煤氧复合的强度越大.本实验的研究结果对煤矿火灾的防治具有指导作用.

局部通风系统的管理与煤炭自燃发火的防治

煤炭自燃发火是影响煤矿安全生产的重大灾害 ,通过调节局部通风 ,均衡火区进回风侧压差 。

易燃厚煤层综采、综放开采采空区自然发火原因分析及对策

随着科学技术的进步，煤巷支护技术的改革，目前综放开采煤巷多采用锚网加锚索进行联合支护，较好的解决了煤层顶板离层、高顶自然问题。但是，综放开采工作面推过后，工作面两端头架子不放煤，采空区遗煤较多。两顺槽切顶柱后方冒落不及时，甚至达几十米不能冒落，给采空区形成较好的后部漏风供氧环境，如不及时采取有效防治措施，极易导致煤炭自然发火隐患的产生，给矿井安全生产带来较大威胁。

煤矿防治自然发火新技术浅析

该文介绍了煤炭自然发火机理,对煤矿防治自然发火、火灾预测预报技术、工艺优缺点及应用条件进行了分析,对防灭火新材料新技术、准确探测火源位置的同位素测氡法进行了介绍。

三相泡沫防灭火技术在柴里煤矿的应用

对三相泡沫技术做了简要介绍,并将该技术应用于柴里煤矿具有自燃危险性的2349和2333工作面,在短时间内彻底消除了一氧化碳气体对这2个工作面的影响,快速高效地防治了煤炭自燃。应用结果表明,三相泡沫技术是一种极具应用前景的新型防灭火技术。

液氮技术应用于矿井防灭火

液氮技术是目前煤矿预防处理井下大型火灾事故的一项重要技术手段。对于井下煤炭自燃及外源火灾 ,采用液氮技术可防可灭 ,且灭火后易于井下生产恢复。文中论述了注氮防灭火的原理 。

单因素有否决权的多指标综合评判方法

讨论了一类含有单因素否决权的多指标综合评判方法，提出了一种指数形式权重系数的评判函数来处理这类指标，并对权系数及其确定方法进行了探讨。

兴隆庄煤矿综合防灭火技术的再实践

矿井火灾是矿井五大自然灾害之一,煤炭自然发火是矿井火灾的主要形式,它约占矿井火灾总数的90%,严重威胁着煤矿的安全生产。采空区煤炭自然发火的防治不仅是矿井防灭火的重中之重,更是矿井火灾防治的难点。本文在以往综合防灭火技术应用的基础上,以兴隆庄煤矿B4328工作面的采空区煤炭自然发火防治为例,综合阐述了综合防灭火技术的探索与创新。通过五大防灭火技术的应用与再实践,以工作面和留置采空区束管内的煤炭自然发火指标气体监测数据所呈现的变化为依据,结合防灭火实践的效果对以往的防灭火技术进行了优化,对存在的问题分析总结出相应的改进措施,创新了夹心闭注胶的快速堵漏风技术,实现了B4328工作面的安全顺利回采。

松散煤体氧自由扩散特性的定量分析

以ODT-1型氧扩散特性实验装置为手段,考察测试了不同环境温度、不同粒度松散煤体典型煤样对氧的自由扩散特性。结果表明:煤的破碎程度是氧在煤体表面扩散作用的主要度量因子;环境温度的变化对氧扩散特性的影响关系不大;扩散系数和煤样粒度的倒数之间有明显的趋势关系,在一定程度上可以用来定量描述煤自身本构特性参数对自然发火的综合影响程度。