秦源煤业公司N104工作面煤自燃参数测试与防灭火关系研究

煤炭自燃倾向性是煤矿防灭火的重要依据,为更好地解决宝鸡秦源煤业有限公司N104工作面回采期间的防灭火问题,采取科学的测试方法,对N104工作面的自燃倾向性、煤最短自然发火期、煤自燃发火的指标气体等自燃基础参数进行测试,提供可靠的防灭火依据。

粒度对采空区煤自燃极限参数的影响试验研究

为了研究粒度对采空区煤自燃极限参数的影响,采用煤自燃程序升温试验装置测试长焰煤、弱黏煤和贫煤在5种粒径下的自燃特性参数。根据试验测定的自燃特性参数计算得出煤在不同粒径情况下的自燃极限参数。试验结果表明:煤样的放热强度随煤变质程度的升高呈现降低趋势,煤样的临界温度随煤变质程度的增加而升高;最小浮煤厚度和下限氧浓度与煤变质程度呈正相关,而上限漏风强度与煤变质程度呈负相关;在煤氧化过程中,煤自燃极限参数的极值产生在自燃临界温度附近;煤样的粒度对煤的自燃极限参数有明显影响,在相同条件下,上限漏风强度随着煤粒径的增大而减小,最小浮煤厚度与下限氧浓度随着煤粒径的增大而增大;煤自燃极限参数与粒径的关系满足二次多项式的关系。试验结果可为采空区自燃危险区域判定提供基础参数。

水浸煤体自燃极限参数和氧化动力学的研究

煤经水浸泡后的自燃特性会发生变化,为了研究水浸煤的自燃特性,采用煤自燃程序升温实验装置,进行经过3个月水浸泡煤样和原煤样的程序升温实验,研究煤的自燃特性。计算了两种情况下煤样的耗氧速率、放热强度,得出了煤自燃极限参数和表观活化能。煤经水浸泡后,煤分子的表面活性官能团增加,低温阶段的氧化放热性增强,自燃危险性增大。

煤自燃极限参数的支持向量机预测模型

建立了基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的煤自燃极限参数预测模型;经过与多项式函数及Sigmoid核函数的对比,选用径向基函数作为SVM核函数;提出了一种SVM参数优化的变步长搜索方法,先在一个大区域根据训练样本均方差的值改变参数搜索步长,找到一个性能好的小区域,在这个小区域中应用网格搜索法找到最优参数,可提高参数搜索速度.实验表明,与人工神经网络模型相比,在样本有限的情况下,基于支持向量机的煤自燃极限参数预测模型预测精度更高、速度更快,说明支持向量机技术在煤自燃极限参数预测中具有实用价值.

高硫煤二次氧化自燃特性参数的实验研究

为研究高硫煤矿复采工作面煤自燃预测预防的问题,采用程序升温实验方法对高硫煤的初次和二次氧化自燃特性参数进行了对比分析。结果表明:高硫煤在二次氧化低温阶段耗氧速率、CO产生率、CO2产生率和放热强度较初次氧化均有所上升,临界温度之后,二次氧化反应剧烈程度有所下降,且二次氧化与初次氧化指标气体不同;高硫煤中的Fe S2对煤氧吸附有一定的影响,初次氧化产生的H+对煤氧复合起促进作用,反应产物Fe(OH)3胶体降低了煤分子的孔隙率,阻碍了二次氧化的煤氧复合反应。实验结果为高硫煤矿复采自燃预报及封闭工作面启封后的防火工作提供了数据支撑。

彬县下沟矿4~#煤层自燃特性参数研究

文章以彬县下沟矿4#煤层为研究背景,利用XK-IV型煤自然发火实验台,实验模拟下沟煤矿采空区浮煤自然发火过程,测算出该煤层的最短自然发火期、临界温度、干裂温度、指标气体产生率、氧化速率和放热强度等自燃特征参数,为下沟煤矿自燃火灾的预测预报及防治提供了依据。

煤自燃极限参数的实验研究

煤自燃极限参数的确定是煤层自燃预测技术的基础。利用”XK-Ⅲ型”大型煤低温自然发火实验台真实模拟了某矿煤的自燃过程,对煤样自燃特性参数进行了测算,结合现场实际条件,可推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数,为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。

亭南煤样自燃极限参数实验研究

利用大型煤自然发火实验台模拟了亭南煤的自燃过程，测算出煤样自燃特性参数，结合现场实际条件，推算出下限氧浓度、上限漏风强度和最小浮煤厚度等极限参数，为该矿煤自燃预测及防治提供了重要的依据。

不同氧气浓度下采空区煤自燃极限参数研究

为了研究氧气浓度对煤自燃极限参数的影响规律,采用自燃程序升温实验测试阜生煤矿煤样在氧气浓度分别为21%、17%、11%、9%和5%等5种条件下的低温氧化特性,得到了不同氧气浓度下煤样氧化耗氧速率及放热强度,计算得到煤样自燃极限参数。研究结果表明:采空区环境中氧气浓度减小会显著抑制煤活性结构的低温氧化反应,导致煤低温氧化耗氧速率和放热强度随氧气浓度减少而呈现降低趋势,控制采空区氧气浓度可显著提高煤自燃所需极限条件,降低采空区遗煤自燃危险。

火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响

为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明:火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。

煤自燃性测试技术及数值分析

利用装煤量８５０ｋｇ的ＸＫ型煤自然发火实验台，真实地模拟了煤的自燃过程．根据实验测定的温度场和气体浓度场变化，结合流体力学和传热学理论，推算出不同温度时煤氧复合的耗氧速度、放热强度，为煤自燃性的定量分析及自然发火预测提供理论依据．并根据煤自身的氧化放热性能及其所处的蓄热环境，应用热平衡法推导出煤自燃极限参数的计算方法，为煤自燃预测及防治提供了量化的理论判据．

东荣二矿煤自燃倾向性实验测试

采集东荣二矿17#煤层煤样,利用“XKⅢ型”煤低温自然发火实验台进行测试,模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度,依靠煤自身氧化放热升温,得出随煤温升高的耗氧速度、CO产生率、CO2产生率、放热强度、煤自燃极限参数等的变化规律,研究煤的低温氧化放热特性,预测煤的临界温度和干裂温度、实验最短自然发火期及自燃倾向性。实验表明:煤样起始温度为20℃时,最短自然发火期为46 d;临界温度为60~75℃、干裂温度为90~110℃、浮煤厚度小于0.7 m、下限氧浓度在60℃左右,浮煤不自燃。

水浸煤二次氧化自燃危险性实验研究

为研究水浸煤二次氧化升温和降温全过程的自燃危险性,采用程序升温实验方法对原煤、水浸煤初次及二次氧化升温和降温的自燃特性参数进行对比研究,并利用表观活化能计算模型,在直角坐标系中通过线性拟合的方法计算不同温度阶段的表观活化能。实验结果表明:在升温过程干裂温度之后和降温全过程中,煤样的耗氧速率、自燃特征气体的产生率和极限放热强度均符合水浸煤高于对应原煤、二次氧化高于对应初次氧化的规律;表观活化能方面,水浸煤低于对应原煤、二次氧化低于对应初次氧化。因此水浸煤的自燃危险性更大。

采空区不同粒径遗煤自燃特性实验研究

为了研究采空区不同粒径遗煤自燃特性,基于煤氧复合学说,采用煤自燃程序升温试验装置测试6种粒径下随煤温变化的自燃特性参数。试验结果表明,双柳矿13302综放面煤样的临界温度为70~80℃,干裂温度为110~120℃;在整个升温过程中,耗氧率及CO、CO_2气体产生量与煤温成正比,与煤样粒径成反比;CO气体可作为预测煤矿采空区自燃的指标性气体,而CH_4和C2H6不能作为预测煤矿采空区自燃的指标性气体。试验结果可为采空区自燃危险区域判定提供基础参数。

New processing method for fire forecast parameters

The time forecast system of coal spontaneous combustion was described based on the KJ-90 mine environmental monitoring system in Hulipo Mine, Luzhou, Sichuan Province. In the system, CO and O2 sensor are added, and special-purpose microcomputer and software are equipped. By means of the system, the fluctuation laws of fire forecast parameters were observed in the process of coal-cutting, blast, exogenous mine fire and working face air quantity variation. This paper puts forward data processing method based on the Raita method.

文家坡煤自然发火实验研究

煤自然发火是煤体氧化升温复杂的、动态的物理化学吸附过程。为进一步真实掌握矿井实际开采过程中的煤自燃特性,确定采空区高温点运移规律,及气体产生特征。文章采用煤自燃模拟实验台,研究了文家坡煤矿煤自然发火期、氧化特征温度、气体指标特征等关键参数。结果表明:文家坡煤矿4号煤层煤实验最短自然发火期为34天,临界温度与干裂温度分别为临界温度之为56-75℃,干裂温度为100-110℃,并确定了煤自燃过程各条件下的煤自燃极限参数。