姜家湾煤矿11号煤层最短自然发火期实验研究

以姜家湾煤矿11号煤层为研究对象,采用煤工业性分析、煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定、差示扫描量热与气体示踪等实验手段,测定了该煤层工业性成分、煤自然发火倾向等级、不同温度煤的比热以及煤自燃指标气体,以此综合确定该煤层最短自然发火期。研究结果表明：煤的水分含量为0.90%,灰分含量为6.58%,挥发分含量为29.02%;煤层自燃倾向性等级属于Ⅰ类,自燃倾向性为易自燃。煤升温加热氧化的临界温度为162℃,且以CO为煤自燃评判的敏感气体。基于该煤层煤自燃特性,结合煤自燃发火数学模型,计算出该煤层最短自然发火期为48 d。该数据可为11号煤层开采速率以及采空区自燃发火防控提供技术参数支撑。     

门克庆煤矿3-1煤层最短自然发火期实验研究

最短自然发火期是衡量煤自然发火危险性的重要指标之一。为了科学地测试煤层最短自然发火期,以门克庆3-1煤层为研究对象,利用煤的绝热氧化反应装置,测试了煤样升温过程中各种气体的生成量,确定了3-1煤的交叉点温度,并根据生成的CO与CO2键能值计算氧化升温过程中的放热量,再根据差示扫描量热实验测定了不同温度时煤的比热容,进而分段计算达到交叉点温度所需要的时间。结果表明:门克庆煤矿3-1煤自燃倾向性等级属于I类,最短自然发火期43d,为煤矿制定有效防灭火措施提供了依据。     

煤最短自然发火期实验及数值分析

根据兖州矿区煤样自然发火实验,测算出煤不同温度时的发热强度和耗氧速度,在此基础上,通过煤自然发炎数值模拟计算,分析不同供风强度、散热边界条件和煤的粒度等对煤最短自然发火期的影响关系,从而确定出实际开采条件下煤层的最短自然发火期。     

彬县下沟矿4#煤层自燃特性参数实验研究

 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。     

基于大尺寸隔热氧化试验的银洞沟煤矿110201工作面煤自燃特性研究

为了准确研究银洞沟煤矿2^#煤层110201工作面煤自燃特性,采用大尺度煤隔热氧化装置模拟煤自然发火过程中煤体温度变化,确定煤层最短发火期,研究煤氧化过程中的耗氧率、气体产生规律,最终确定该煤层临界温度和标志性气体。结果表明:2^#煤层煤最短发火期为37 d;煤自热氧化分为2个阶段,煤体温度缓慢上升阶段和煤氧化加速阶段,在第2阶段,O₂消耗率、CO生成速率加快,并出现C2H4,从而确定该工作面临界温度为101.6℃,C₂H₄为主要标志气体,CO相对量变化趋势为辅助标志指标。通过大尺度煤隔热氧化实验优选的临界值和标志气体能更加准确地反应煤的自然发火和产气规律,对煤自燃的早期预测预报更加准确。     

平煤十三矿己_(15-17)煤层自然发火期实验研究

矿井火灾是煤矿的重大自然灾害之一。通过对平煤十三矿己15-17煤层进行DSC实验测定,确定其自燃倾向性等级属于Ⅱ类自燃煤层。采用最短自然发火期模型解算得出己15-17煤层自然发火期为49 d,这为生产过程中及时采取有效防灭火措施,防治本煤层自燃提供了理论依据,确保了矿井的安全生产。     

杭来湾煤矿3~#煤层自燃极限参数的实验研究

为了研究杭来湾煤矿3~#煤层开采过程中煤自燃危险区域的判定依据,利用大型煤自然发火实验台,模拟了该煤层从常温到170℃的自然发火过程,确定了其实验最短自然发火期为52 d。测算了耗氧速率与放热强度等煤自燃特性参数,掌握了最小浮煤厚度、下限氧浓度和上限漏风强度等极限参数。结合现场实际开采条件,提出了预防3~#煤层自燃的临界参数,为该矿煤自燃防治提供了重要的理论依据。     

易燃特厚煤层群最短自然发火期试验

煤层的最短自然发火期是煤的自然发火危险性最重要的指标之一,在开采容易自燃或自燃煤层矿井时首先需对煤层的自然发火危险性进行评价。以新疆某矿23-25号易燃特厚煤层群为研究对象,根据煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选,确定指标性气体为CO、C₂H₄。基于煤的氧化升温试验,测定了该易燃特厚煤层群在不同温度变化区间内各种气体的产生速率及其随温度的变化趋势。利用DSC实验得到不同温度条件下煤样的比热容,并通过改进的卡连金模型分段计算出煤样升温到各温度点所需的时间,将各段时间叠加,得出该矿煤层的最短自然发火期为39 d,为该矿井安全开采该煤层群以及设计实施安全有效的防灭火措施提供了依据。     

煤堆最短自然发火期解算数学模型

为了更准确地预报煤层自然发火期,在总结前人对煤层最短自然发火期解算模型研究的基础上,分析了仍存在的一些问题.根据煤与氧反应的热平衡方程导出了煤最短自然发火期解算模型及实验方法,提出了更符合实际情况的煤层最短自然发火期解算模型.经2个试验工作面观测验证,预测准确率达到69%～88%,说明所建立的预测模型是正确的,预测方法对现场安全生产具有一定的指导作用.     

煤堆最短自然发火期解算数学模型

为了更准确地预报煤层自然发火期,在总结前人对煤层最短自然发火期解算模型研究的基础上,分析了仍存在的一些问题。根据煤与氧反应的热平衡方程导出了煤最短自然发火期解算模型及实验方法,提出了更符合实际情况的煤层最短自然发火期解算模型。经2个试验工作面观测验证,预测准确率达到69%～88%,说明所建立的预测模型是正确的,预测方法对现场安全生产具有一定的指导作用。     

高瓦斯特厚易自燃工作面回撤期间自然发火防治措施

硫磺沟煤矿为高瓦斯矿井,W(9-15)102工作面为矿井首采工作面,布置在9-15#煤层,该煤层平均厚度32.94 m,分层开采。开采煤层为易自燃煤层,最短发火期为17 d。由于综采设备的庞大粗笨,工作面回撤所需的时间长,在综采支架撤除期间,采空区与支架顶部的浮煤极易发生自然发火事故。因此,有必要对综放工作面拆除期间自然发火原因进行分析,采取均压堵漏、注氮、注浆、注水、注胶等综合防灭火措施,保证安全生产。     

大南湖一矿采空区煤自燃预警气体指标研究

为解决大南湖一矿面临的较为严重的煤自燃风险问题,通过煤自燃标志性气体测试设备对大南湖一矿1307工作面煤样煤自燃过程中的标志性气体进行了分析研究,确定了煤自燃不同阶段的标志性气体及其生成规律,并确定了不同标志性气体的预警温度,相关研究为1307工作面煤自燃的科学预警奠定了基础。     

综采工作面注液态二氧化碳防自然发火技术与实践

以杨村煤矿330工作面采用液态CO2防灭火技术应用工艺进行具体项目实践操作,以实际案例分析液态CO2防灭火技术运用于煤层自燃火灾的防治效果,应用结果表明,该技术能够快速有效地降低采空区温度以及氧气浓度,使CO等煤自燃指标气体迅速下降到正常,消除了自燃隐患。     

鑫安煤矿复杂地质构造3号煤自燃规律研究

选取鑫安煤矿同一煤层不同地质构造区域煤样为研究对象,利用红外光谱分析各煤样氧化官能团的变化;利用热重实验,分析了煤氧复合过程,得到了煤样自燃过程中的特征温度及规律。红外光谱表明,不同地质构造条件下煤的氧化活性基团峰值变化规律,断层及地应力作用下化学活性键较活跃;热重实验结果表明,自燃氧化初期在断层及应力场处煤样的氧化活性和挥发性活跃,易被氧化失重;进入后期加热燃烧阶段,受地应力作用的煤样进入燃烧阶段温度点升高,失重百分比增加;煤层自燃倾向性差异受地质构造影响,同一煤层,相同工作面,不同地质构造区域煤层自燃倾向性不同,自燃氧化过程也有差异。     

低变质煤种煤自燃过程中生成CO的氧化中间官能团分析

CO气体作为伴随煤自燃氧化整个过程的标志气体,对煤自燃发火的预报具有非常重要的作用,但低变质煤种正常条件就可大量生成CO气体,干扰了低变质煤层开采区域矿井煤自燃的预报工作。通过采集内蒙古平庄古山矿、神东矿区补连塔煤矿,陕西神木矿区大柳塔煤矿,宁夏灵武矿区枣泉矿,新疆大南湖矿区大南湖一矿5个典型矿井的煤样,经隔氧破碎处理后,利用隔氧程序升温和傅里叶光干涉实验,研究了5个矿区煤样隔氧升温过程中的CO产生规律;分析了有无隔氧升温过程煤样煤分子上的活性官能团种类;认为煤分子上的羰基(C=O)、羧基(-COOH)、醚(-O-CH3)等含碳氧基团是常温下低变质煤种CO气体的产生与有直接关系,即这些含碳-氧基团为低变质煤种常温下生成CO的氧化中间官能团。     

煤自燃特性的油浴程序升温实验研究

煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,研究煤的自燃特性,掌握煤自然发火规律,对预测和预防煤层自燃火灾具有重要的理论指导意义。采用油浴程序升温实验系统,分别对亭南煤矿和白胶煤矿不同粒度煤样进行程序升温实验,根据煤样氧化后出口气体浓度的变化分析,得出了不同煤样的耗氧速率、放热强度、气体产生速率等参数和与煤样温度的对应变化关系。通过分析计算,确定出了亭南煤样和白胶煤样的自燃临界温度,最后得出了煤样粒度对自燃临界温度的影响关系。     

羊场湾矿2号煤层自燃指标气体及其阈值研究

为研究羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报指标体系，采用程序升温方法测试了不同粒径实验煤样在氧化过程中气体产生规律，确定了煤样自燃的气体指标及其临界值。结果表明:CO/CO₂值可以作为煤自燃低温阶段的主要指标，ΔCO/ΔO₂值为辅助指标，C₂H₄在煤温达到90 ℃后出现，可以作为煤自燃进入高温阶段的指标气体，ΔCO/ΔO₂值可以作为煤自燃高温阶段指标。研究结果为羊场湾煤矿2号煤层自燃预测预报及主动防控提供了依据。     

双马煤矿4-1煤层自然发火标志气体及临界值研究

双马煤矿主采煤层具有自然发火期短、易自燃等特征,为确定合理的煤自然发火预测预报指标,以该矿主采的4-1煤层为研究对象,采用实验分析、现场测试和统计分析等方法,对4-1煤层自然发火标志气体及临界值进行了研究。根据4-1煤层煤样氧化实验与现场实际观测,优选出4-1煤层自然发火标志气体,确定了综采工作面上隅角CO体积分数安全管理值及自燃临界值。在此基础上,建立了煤层自然发火分级预警响应与防灭火技术管理体系。结果表明:CO、C2H4、C2H2、C3H8是双马煤矿4-1煤层自然发火标志性气体;Ⅰ0104105工作面上隅角CO体积分数安全管理值为60×10^-6,自燃临界值为430×10^-6;对应建立了煤层自然发火蓝色(Ⅰ级)、黄色(Ⅱ级)、橙色(Ⅲ级)、红色(Ⅳ级)4级预警响应体系。     

寸草塔煤矿22煤层自然发火标志气体及自燃预警值研究

寸草塔煤矿22煤层为变质程度较低的不黏煤,低温氧化条件下CO产生量较大。结合22301工作面煤层赋存的实际情况,通过实验室测试分析,优选了22煤层自然发火标志气体,通过理论计算,构建了工作面正常推采条件下回风隅角CO体积分数值的预测模型,现场实测了采空区自燃火灾关键技术参数,确定了工作面回风隅角CO体积分数预警值,规范和完善工作面回风隅角CO气体超限防治技术。