煤矿超低浓度瓦斯蓄热燃烧特性及其关键影响因素分析

为研究超低浓度瓦斯蓄热燃烧特性及其关键影响因素,搭建多孔介质燃烧测试平台,研究不同孔隙率多孔介质蓄热体及其组合条件下的超低浓度瓦斯燃烧特征,探讨烟气热量回流对燃烧稳定的影响。研究发现,基于多孔介质的超低浓度瓦斯蓄热燃烧状态包括表面燃烧和浸没燃烧,相同工况下表面稳定燃烧的火焰传播速度小于浸没燃烧状态下的火焰传播速度,当多孔介质孔隙内火焰传播速度大于孔内的气体轴向流速时,表面燃烧将向浸没燃烧模式进行转变,以此为基础确定其燃烧模式转变的临界条件。超低浓度瓦斯蓄热燃烧所表现出的燃烧区分层、热斑及燃烧区破裂等非稳定性的燃烧特征在传输过程中相互耦合且不断演化,其形成与存在与燃烧波及热波的传播密切相关。当临界准则数(贝克莱数)Pe≥65时,多孔介质内可实现稳定传播的燃烧波。在该实验条件下,20PPI的多孔介质有利于超低浓度瓦斯的稳定燃烧,合理组合的多孔介质界面有助于燃烧火焰的稳定和温度分布的均匀。由此提出烟气逆流用于强化进气预热的自回热新思路,与无热量回流相比,烟气逆流可显著强化进气预热,有效改善超低浓度瓦斯的蓄热燃烧状态,使得床内温度场的分布更趋均匀,显著降低床内各区域间的温度梯度,有效抑制火焰倾斜、热斑、破裂等非稳定燃烧特征。

寺河矿东井区3^#煤层瓦斯解吸规律实验研究

瓦斯含量是确定煤层煤与瓦斯突出危险性的重要指标之一,研究煤样的瓦斯解吸规律对于煤层瓦斯含量测试的准确性以及反映煤体的突出危险性至关重要。以寺河矿东井区四盘区3#煤层煤样为研究对象,建立了煤样瓦斯解吸的实验系统,分析了煤样在不同温度和瓦斯压力下的解吸规律,以便为指导类似矿区采用瓦斯含量预测煤与瓦斯突出提供理论支撑。

吸附气体对受载含瓦斯煤渗流特性影响的试验研究

利用自主研发的含瓦斯煤岩三轴压缩试验系统,进行了大量受载瓦斯煤的渗透特性室内试验,对比分析了CO2,CH4和N2的渗透率之间的异同.研究结果表明,在恒定瓦斯压力条件下,煤样渗透率随围压的增大而减小,均服从负指数函数变化规律;在恒定围压条件下,煤样渗透率随瓦斯压力的增加而减小,并且表现出幂函数变化规律;吸附性强弱不同的气体所表现出来的渗透性也不一样,气体吸附性越强,渗透性越弱;在轴向加载情况下,不同气体的渗透率都表现出先减小后增大的现象,并且具有一般的"V"字型变化规律.研究结果对深入认识煤层瓦斯运移规律具有一定的理论价值.

煤样漏失瓦斯量推算试验研究

为提高煤层瓦斯量的测定精度,解决煤样暴露时间延长、漏失瓦斯量推算误差增大的问题,采用自主研发的吸附解吸试验系统,对一缘煤矿15号煤层煤样的瓦斯解吸规律进行试验研究,以及运用巴雷尔公式和瓦斯解吸理论方程的近似公式分别对0 ～10,0～30,0～ 60,0～120 min等时段内的实测数据进行了拟合效果对比分析,并以上述2个公式为模型新建了2个漏失瓦斯量的推算公式,将2个新建公式在不同暴露时间、拟合时段情况下的推算值与实测的模拟漏失瓦斯量进行了误差对比.结果表明,在暴露时间和拟合时段都较短的情况下,适合采用巴雷尔公式推算漏失瓦斯量;在暴露时间与拟合时段均较长的情况下,采用解吸理论方程的近似公式推算漏失瓦斯量误差较小;在暴露时间为60 min,拟合时段为60～120 min时,推算误差达到最小,为3.09％.