Study of the spontaneous combustion mechanism in coalfield

Coalfield fire is prevalent in the world. especially in China, but the main rea- son of the fire in the coalfield is not clarity. So it’s difficult to fight the coalfield fire. Based on the model of outcrop spontaneous combustion in coalfield, that when the fringe coal-rock is break up by the alternation air-temperature, the coal is oxygenated and heat is emitted. Then around coal-rock is heated and break up. The air-leakage conditions are changed and the convection of air in the coal-rock is come into being. The self-ignition process of fringe coal-crock is developed to the deeper coal seam. The oxi- dation and emitting heat mechanics process of coal, breakage and air-leakage mechan- ics process of the coal-rock in the coalfield are theoretically analyzed.

攀枝花宝鼎煤田露头大面积火区探测成果分析

科学分析煤田露头火区燃烧界限,准确判断其影响范围和危害程度,有利于提出有效的治理措施。攀枝花市运用高分遥感、无人机航测等先进技术手段和设备,对宝鼎煤田大面积火区开展了详实的探测,探测出39个火区点位的燃烧状况,形成44.85 km^(2)的光学影像、10.30 km^(2)的热红外影像图和250 km^(2)的遥感影像图,圈定露头火区面积为17.43万m^(2),划定影响范围面积为1285.19万m^(2)。根据探测结果,分析了火区特点、变迁原因及危害,提出按照“分级防治、逐步推进、综合管控”的原则,采取火情监测、火源探测、注水降温、注浆灭火、高温区煤体剥离、黄土覆盖等综合防治措施,推进火区治理进度,为宝鼎煤田露头大面积火区治理提供了基础资料和决策依据。

煤田露头自燃火风压数值的理论分析

通过对煤田露头自燃的调查,利用渗流运动方程、气体状态方程和传热学等有关理论,对火风压影响因素进行了分析,得出自燃点深度、煤层赋存倾角、渗透率、地形和风速等对火风压的贡献.重点是通过调查建立了煤田自燃物理模型,并利用流管、气体能量方程等求出在地形、风速等影响下的火风压计算式.

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。

煤田露头火区多孔介质渗流运动的数值模拟研究

煤田露头煤层自燃使得煤田露头发生塌陷,为了合理地治理煤田露头火区,研究了影响煤田露头火区的重要参数,应用Fluent数值模拟软件针对不同煤层埋藏深度、孔隙率、渗透率进行了宏观数值模拟。得到了煤田露头多孔介质速度场、温度场变化规律,并根据孔隙率与渗透率对火区温度分布的变化规律提出治理方案。

大面积煤田露头火区范围的圈划研究

科学地圈划出煤田露头火区的燃烧范围,是提出更加合理可靠的煤田露头火区防治措施的指导依据。在分析煤田露头火区引起地表沉陷机理与范围的基础上,进一步研究了火区上覆岩层的岩性、煤层的倾角、煤层燃烧深度、煤层燃烧厚度、燃烧煤层数量等因素对火区塌陷范围的影响。提出了依据煤田露头火区燃烧三要素,分别从岩层移动、通风系统和火区热源3方面来分析确定煤田露头火区燃烧范围的方法。

煤田露头火区燃烧状态的判定

在分析煤田露头火区相关资料基础上,自主设计了MTLT-100型煤田露头火区相似模拟实验装置,并进行了煤田露头火区燃烧过程的相似模拟实验。通过对实验过程中的O_2、CO、C_2H_6、C_3H_8、C_2H_4、C_2H_2的测定分析,得出煤田露头火区的格氏火灾系数R_2增至0.5时,煤田露头火区就由低温缓慢氧化预热过程发展到高温加速氧化预热过程;当R_2递增至0.8时,煤田露头火区就由高温加速氧化预热过程发展到稳定阴燃过程;当R_2处于递减状态时,煤田露头火区就处于阴燃窒息过程了。煤田露头火区处于稳定阴燃过程时火区的温度一般为300℃左右,而其余过程中的火区温度均小于300℃。

煤田露头火区风流运动规律研究

通过对煤田露头火区自然通风系统特征以及风流运动规律的分析,得出煤田露头火区风流运动的基本方程。借助于Fluent软件,对不同参数条件下的煤田露头火区进行了数值模拟。结果表明,火区气体在进风渗流运动过程中温度与外界环境基本一致;经过火区后温度急剧上升并达到峰值,同时产生较大火风压,火风压与自然风压共同作用为火区提供通风动力;在通过火区的通风路线上,气体的运动符合能量守恒定律、达西定律(进风线路)和布西涅斯基窄缝流体运动规律(回风线路);在不通过火区的漏风路线上,气体的运动符合能量守恒定律和达西定律。