深孔断顶爆破技术在坚硬顶板卸压中的应用

介绍了深孔断顶爆破的基本原理,对深孔断顶爆破工艺进行了详细的分析,制定了详细的深孔断顶方案,通过人工装药并成功实施了深孔断顶爆破。结果表明:深孔断顶爆破改变了上覆岩层结构,增加了顶板裂隙程度,使储存在顶板的能量得到有效的释放,避免了采动应力集中,且该装药方式减轻了工人的劳动强度,提高了装药速度,有效地防止了冲击地压的发生。     

煤炭自燃特性与指标气体的优选

在论述煤炭自燃特性的基础上,设计了煤炭自燃过程模拟实验装置,对不同粒度煤样在不同温度下产生CO、CO2等气体的浓度进行了测定。分析了CO、CO2等气体浓度和CO温升率随温度的变化规律,讨论了自燃指标气体的选择。研究结果对煤矿火灾的预测预报和防治具有指导作用。     

气煤自燃特征参数规律研究

为揭示气煤自燃特征参数规律,通过煤自燃标志性气体测定系统,测定气煤自燃标志性气体产生规律,对气煤自燃特征参数进行深度分析,得出了气煤自燃特征参数规律。结果表明:CO/CO_2的比值规律性良好,能反映气煤自燃的趋势;保德气煤的临界温度为42℃,干裂温度为101℃;CO产生率先缓慢增加后急剧增加,温度拐点为100℃;CO_2产生率随煤温升高而增大;CH4产生率随煤温升高先增大后减小,极值点煤温为130℃;煤温100℃前,耗氧速率线性缓慢增加,超过100℃,耗氧速率迅速增加;最大与最小放热强度随煤温升高而增大。基于以上研究,确立了气煤自燃特征参数规律,为科学有效地预防气煤自燃提供了理论依据。     

CO_2与N_2抑制煤炭氧化自燃对比实验研究

在分析CO2与N2抑制煤层自燃氧化机理的基础上,将兴隆庄矿煤样分别通入CO2和N2气体惰化12h后,利用油浴程序升温实验系统对比分析程序升温实验过程中煤样CO产生率和耗氧速率等参数变化特征。实验表明:吸附CO2气体的煤样在脱附完成后CO的产生量小;煤样中吸附的CO2煤体随温度升高脱附量越大,当煤体温度达到140℃以上时,基本完全脱附,随后煤自燃特性与未吸附的煤样基本一致;在干裂温度下,煤样吸附CO2后比吸附N2煤样CO产生量和耗氧速率小,CO2比N2抑制煤样自燃效果更好。     

工作面上隅角CO浓度预测模型的研究与应用

为建立工作面上隅角CO气体浓度的定量计算模型,以煤氧化过程中CO气体产生机理为理论依据,分析了开采工作面CO气体来源及影响因素,综合煤自燃的内因和外因条件,以采空区煤自燃＂三带＂分布参数和煤自燃氧化特征参数为计算依据,建立了工作面上隅角CO气体浓度值的计算模型,并应用该模型对灵武矿区不同回采工艺工作面上隅角CO气体浓度进行了计算,计算参数和实测值相比其相对误差在12%以内。     

风量对煤低温氧化气体产物的影响实验

为研究风量对煤自燃低温氧化产物的影响,采用程序升温的方法将煤温控制在恒温条件下,分析了不同风量对煤氧化产生的气体浓度和产生率的影响变化规律。根据CO增长率得出了不同风量下煤的临界温度。实验结果表明:CO气体浓度和产生率与煤温呈指数关系;煤温一定时,CO、CO_2气体浓度随供风量的减小而增大,而CO、CO_2气体产生率随着风量的增加先增加后减小;此外,煤的临界温度不受风量的影响而发生变化。     

井下爆破过程CO气体生成规律研究

新疆地区急倾斜煤层特殊的赋存特点决定了井下工作面回采前需要采用爆破方式对煤体进行超前预裂与松动。但煤矿许用炸药爆炸过程中会产生大量的有毒有害气体,如CO、NO和NO2等,这些气体不仅会伤害井下作业人员的身体健康,还严重干扰了矿井煤自然发火早期预测预报的准确度。为此,在典型急倾斜综放工作面采用气体浓度分析法研究超前预裂爆破后回风流中有害气体的生成规律,得到了单位质量三级煤矿许用乳化炸药完全爆炸后CO生成绝对量。     

采空区液态CO2防灭火技术研究与应用

为防止马道头煤业公司8212工作面采空区出现遗煤自燃现象,基于液态CO2防灭火技术原理,采用数值模拟软件进行液态CO2压注参数中释放口埋深、工作面通风量和CO2压注流量,确定压注口埋深为40～60m、进风巷的通风量为0.5m/s.基于数值模拟结果,结合工作面的特征,进行液态CO2防灭火方案的设计,并在防灭火方案实施时进行监测分析.结果 表明,采空区压注CO2后,工作面及回风流中的CO浓度均大幅降低,工作面回采期间采空区无自燃现象出现,防灭火方案实施后,采空区内CO最大浓度低于80 PPm,无自燃现象出现,压注液态CO2有效抑制了采空区遗煤的氧化自燃.     

潞宁煤业22116工作面采空区防灭火技术研究与应用

为防止22116工作面采空区出现遗煤自燃现象,通过分析惰性气体的防灭火原理及液态CO2防灭火工艺,结合2号煤层赋存条件及工作面特征,进行采空区指标气体监测方案及液态CO2灌注方案的设计,在液态CO2灌注作业时进行灌注参数的监测,并通过指标气体监测进行防灭火效果分析。结果表明:采空区灌注液态CO2后,采空区CO和O2均显著下降,上隅角和回风流中温度下降明显,有效抑制了采空区遗煤的自燃,确保了工作面的安全回采。     

超大断面深立井井筒冻结法施工爆破后通风问题探讨

冻结立井井筒施工,断面大、单次爆破炸药用量大、需风量大,井筒中有雾气甚至结冰,施工过程中通风安全问题突出。目前采用双路风筒供风能否满足安全生产需要,通过对实际施工井筒爆破后炮烟中CO气体体积分数的监测,根据对爆破后工作面和回风流中CO气体体积分数变化规律进行综合分析、探讨,提出了爆破后保障通风安全的建议。     

复杂构造回采工作面自然发火综合治理技术

某矿首采工作面在回采过程中先后穿过2个复杂构造带,构造带内断层及向、背斜较发育,在回采过程中采空区出现了自燃现象,上隅角及回风流中CO浓度逐渐增大,为此采用了采空区注氮、均压通风、顶板超前预裂爆破、上下隅角封堵、采空区注水及局部喷洒阻化剂等综合治理措施,有效抑制了采空区漏风和遗煤自燃,CO浓度逐渐降低并最终消失,确保了工作面的安全快速推进。     

采空区低氧环境中煤自燃特性及极限参数研究

采空区氧化升温带内的氧气浓度主要在10%～18%之间，煤主要发生低氧环境氧化。因此，研究低氧环境中煤自燃特性及极限参数有重要意义。文章采用煤自燃程序升温实验测试了低氧环境煤自燃氧化特性，得到了CO和C₂H₄等氧化气体与温度的对应关系。煤自燃最小浮煤厚度随煤温升高，表现为先上升后下降的趋势，上限漏风强度则表现为先下降后上升的趋势；在煤的氧化温度为60～70℃时，煤自燃极限参数达到极值。采空区内氧气浓度降低，煤自燃氧化放热性特性逐渐减弱，造成煤的最小浮煤厚度随氧气浓度降低而升高，下限漏风强度随氧气浓度降低而减小。     

黄骅港三期筒仓储煤自燃预警方法研究及应用

基于对黄骅港三期筒仓储煤自燃的预警,选取筒仓所储神优-2和外购-1煤样进行程序升温实验,分析了煤体氧化热解产生的各指标气体及随温度的变化规律。实验发现:CO、C2H4、C2H6三种单一指标以及C2H4/C2H6、ΔCO/ΔO2两种复合指标随煤温的变化表现出了良好的规律性,并通过CO在60℃左右时浓度的突增,将煤体倒仓临界温度定为60℃。结合筒仓现有安全装置,采用温度监测和指标气体分析作为筒仓储煤自燃的预警方法。对筒仓内煤体入仓、出仓之前的煤温,以及储煤过程中的煤温、生成的指标气体含量进行实时监控,并设定了合理的报警阈值。     

小风量对煤低温氧化产生气体的影响研究

为了明确小风量对煤自燃产生气体的影响,采用自制煤自燃程序升温实验装置,研究分析了不同小风量(1、2 mL/min及3 mL/min)条件下气体产生规律。结果表明:常温下氧浓度在13.08%时,煤样仍能够发生氧化;风量越小,氧浓度越低,CO气体浓度越高;工作面供风量减小,导致采空区出现CO气体浓度增大,停采时间越长,采空区CO气体浓度越大,但是并不能证明采空区温度有上升趋势。     

神东北部矿区水浸煤自燃标志性气体产生规律

采用煤自燃氧化程序升温实验,对水浸煤自燃标志气体产生规律进行了研究,对比分析了不同含水率水浸煤与原煤CO产生率、CO_2产生率、CH_4产生率、C_2H_4浓度、C_2H_6浓度、耗氧速率随温度的变化规律,发现在低温氧化阶段,水浸煤中水分的存在降低了原煤开始快速氧化的温度点,对煤自燃具有促进作用,水浸煤CO和CO_2气体产生率、耗氧速率高于原煤;在快速氧化阶段,水浸煤中水分的蒸发对煤自燃具有阻碍作用,水浸煤CO和CO_2气体产生率、耗氧速率低于原煤;在加速氧化阶段和高速氧化阶段,水浸煤中的水分与煤分子官能团结合生成含水络合物,提高了CO和CO_2气体产生率,以及耗氧速率,同时阻止烷烃和烯烃类气体的产生,降低了C_2H_4和C_2H_6气体浓度;在煤自燃氧化过程中,水浸煤中水分的存在,降低原煤中CH_4气体吸附量,水浸煤CH_4产生率低于原煤。结果表明,含水率对煤自燃氧化过程中的标志性气体产生规律具有明显的影响,经水浸泡的神东北部矿区12煤比其原煤更容易氧化自燃。     

煤自燃氧化升温过程特性参数及标志气体研究

为了预防任楼煤矿52煤层自然发火,做好煤自燃发展程度的前期预测,准确预报工作,采用煤自燃程序升温试验,测试分析了52煤层煤样的耗氧速率、CO、CO₂和CH₄产生率等特性参数变化规律,以及CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄等气体随煤温变化规律,确定了煤自燃标志气体。结果表明:52煤层煤样耗氧速率、CO、CO₂和CH₄产生率均随煤温升高呈不断增大趋势;CO、C₂H₄可以作为煤自燃标志性气体;52煤层煤样的临界温度范围为60~70℃,干裂温度范围为110~120℃。研究成果对建立煤自燃早期预测预报,并采取有效的防灭火措施具有指导作用。     

铁箕山煤矿2号煤层自然发火标志气体及临界值确定

为更好地确定以CO为标志气体的煤层自然发火标志气体临界值，以便于防治矿井火灾，将铁箕山煤矿2号煤层4427工作面作为试验工作面，通过现场埋管监测，分析了采空区和工作面的标志气体分布规律。结果表明:随着推进距离增加，采空区内测定的CO浓度先上升，后开始下降一段，之后加速上升，总体变化趋势与自燃“三带”变化相似；在工作面上回风隅角CO浓度值最高，且回风流CO浓度波动较剧烈。以此为基础，通过进一步研究与计算，最终确定铁箕山煤矿2号煤层4427工作面各标志气体浓度临界值:采空区CO浓度临界值为140×10^-6，回风隅角CO浓度临界值为12×10^-6。     

基于气体生成速率的煤自燃CO指标临界值确定方法

为了保障矿井精准及时地开展煤自然发火预测预报工作,确定工作面CO的指标临界值,以煤氧化过程中CO气体产生机理为理论依据,通过程序升温实验获取不同煤温下CO的产生速率,确定工作面煤自燃标志性气体,结合煤矿现场参数条件、煤层自燃特性以及CO来源等因素,推导出了基于气体生成速率的工作面CO体积分数指标预测数学模型,并成功应用于试验矿井,得到了回风隅角和回风巷CO的安全管理浓度以及自燃临界值。研究成果对煤层自燃预测预报和防灭火技术管理具有良好的借鉴意义。     

低变质煤层工作面CO来源及分布规律研究

低变质煤层在常温下就能氧化产生CO气体,造成开采此种煤层的综放工作面CO气体浓度较高,为研究沙吉海煤矿工作面开采期间CO来源及分布规律,通过测定低变质煤对CO吸附解吸量、现场打钻测定原始煤层CO赋存情况、放煤作业、截煤及无轨胶轮车尾气产生CO气体等情况,探明了工作面CO来源及分布规律。结果表明:B_(10)煤层内并未赋存大量CO气体,煤层对CO的吸附量较低;放煤作业不会造成回风流CO浓度升高;工作面CO气体主要来源于架后及采空区遗煤低温氧化产生。     

沙坪煤矿煤炭自燃早期预测预报技术研究

以沙坪煤矿10#煤层煤样为研究对象,根据国家相关标准进行煤样基础参数测试,建立煤层自燃预测预报技术体系基础数据。利用程序升温氧化实验考察煤样在不同温度下气体产物的生成变化规律,优选出各煤层煤样自燃发火标志气体,并确定煤自燃过程中耗氧速率、CO产生速率、CO2产生速率、临界温度、动力学参数,形成体系并指导现场煤炭自燃早期预测预报工作。