高温松散煤体自吸氧试验装置研制及应用

为研究松散煤体内高温区域自吸氧过程的温度分布规律,分析氧气输运类型及影响因素,在此基础上研制高温松散煤体自吸氧试验装置,并利用该装置测试不同温度热源作用下的不同粒径松散煤体温度。发现松散煤体高温区自吸氧过程中氧气运输有宏观气流携带效应及氧组分浓度差引起的分子扩散效应2种类型;热源温度及孔隙率是影响松散煤体高温区自吸氧的主要因素。研究结果表明,该装置能用于研究不同温度热源作用下不同粒径松散煤体内温度分布;热源温度一定时,松散煤体内同一测点的温度值随煤体粒径的增大而升高;热源对其上方松散煤体内温度的影响明显大于对下方的煤体,热对流效应对松散煤体内热量传递过程有很大影响。

含热源高温松散煤体自吸氧规律数值分析

为了研究松散煤体内氧气输运影响因素及规律,以自行建立的高温松散煤体自吸氧实验装置为对象,采用CFD软件建立了实验装置的数值模型,研究了不同热源强度、空隙率条件下松散煤体高温区域的自卷吸供氧过程。结果表明:随热源强度增加,松散煤体内气流所受浮升力增大,气流运移速度加快可为高温区域运送更多氧气;随着距热源端距离的增加,气流速度v会逐渐变小;在热源强度一定情况下煤体内速度大小与空隙率成正相关,空隙率对松散煤体内气体总压分布影响较小;垂直方向的漏风供氧通道(出风流通道)有利于松散煤体高温火区自卷吸供氧的形成及发展。

热源及空隙率对上部松散煤体影响的试验研究

为研究热源及空隙率在松散煤体内自卷吸供氧过程中对上部松散煤体的影响,利用自制的高温松散煤体自吸氧试验装置,测试了热源温度分别为30℃、60℃、90℃、120℃、150℃、200℃时,粒径分别为1~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm、10~15 mm的松散煤体的内部温度,计算了不同热源强度下松散煤体内部的浮升力。结果表明:1)当热源温度及煤体空隙率一定时,各测点温度分布基本呈线性变化规律,但是随着热源温度不断升高,线性变化规律减弱;2)空隙率一定时,随热源温度升高,松散煤体内各测点温度增大,各测点的温度梯度也增大;3)当热源温度值一定时,随煤体空隙率的增大,同一测点的温度值整体增大;4)随热源温度升高,煤体内各相邻测点区间浮升力大致呈指数规律变化;浮升力随热源升高而增大,不同测点区间的浮升力影响因素不同;当热源温度一定时,距离热源区间越远,煤体浮升力越小。

深冷惰气浆液防灭火实验研究

为有效防治煤矿自燃火灾隐患,针对现有惰气防灭火技术降温效果差、输送工艺复杂等不足,开展深冷惰气浆液防灭火技术研究,自主设计了深冷惰气浆液制备及升温松散煤体降温实验系统,得到不同压注流量下实验箱中不同测点温度变化情况和CO和O_(2)体积分数变化情况。结果表明:在LN2提供低温冷源的作用下,LCO_(2)(液态CO_(2))在管道传输过程中与LN_(2)(液氮)混合,以固液气三相形式注入实验箱,迅速发生相变,有序结构受得破坏,吸收大量热量,箱体中空气和煤体温度迅速下降,大流量注入时防灭火性能更佳。通过对比单独注入LN_(2)和LCO_(2)时防灭火效果,得出惰气浆液防灭火技术兼具LN_(2)和LCO_(2)防灭火优点,降温降氧效果显著,防灭火效果优于LN_(2)和LCO_(2)。