基于热重实验的煤自燃临界氧体积分数分析

对同一种煤样在不同氧体积分数下进行热重实验,利用Matlab得出了该煤样的残留质量比率(TG),质量变化率(DTG),放热速率(DSC)和放热变化率(DDSC)的立体分布和等值线图,研究了不同条件下残留质量和放热速率的变化规律.结果显示,当氧体积分数大于10%时,该煤样在设定的温度内能完全反应和存在最大放热速率,但完全反应对应的温度随着氧体积分数的降低而升高;当氧体积分数小于10%时,尤其是氧体积分数趋向于0时,该煤样难以在设定的温度范围内完全反应,且残留质量随氧体积分数的降低加速上升,同时在实验温度段内放热速率波动不大.最后,对煤样产生不同残留质量的原因进行了分析,结合热重实验得出该煤自燃的临界氧体积分数为18%和8%,从而为采空区自燃"三带"划分提供指导.     

煤样粒径对煤低温氧化影响的实验研究

基于测试耗氧速率和氧化动力学参数研究煤样粒径对煤低温氧化的影响。利用煤低温氧化测试系统,测算在供应气体流量、氧含量等给定条件下四类不同粒径范围煤样升温氧化耗氧速率,同时依据基于耗氧量建立的数学模型来测算煤低温氧化时不同粒径煤样活化能和指前因子等动力学参数,结果表明不同粒径煤样低温氧化耗氧速率变化分为缓慢耗氧、浅度耗氧和深度耗氧等三个阶段,在实验条件下煤样粒径小于0．198mm的煤样更适合煤低温氧化。     

粒径对煤氧化升温进程影响的试验研究

为研究粒径对煤氧化升温进程的影响,利用程序升温试验系统,分析潞安集团李阳煤矿15号煤层5种不同粒径煤样氧化升温进程中O_2,CO,C_2H_4等气体的生成规律,并计算了不同粒径煤样的耗氧速率和CO,CO_2,C_2H_4气体的产生速率以及煤自燃倾向性判定指数。结果表明:该煤层自燃临界温度约80℃,干裂温度约135℃,气体产生速率临界温度约160℃;从试验初期到干裂温度段,各煤样气体生成总量变化不大,超过干裂温度后,气体生成量变化幅度增大;煤样在超过气体产生速率临界温度后,各气体的产生速率开始有较大幅度增加,且粒径越小的煤样气体产生速率的变化幅度越大;随着煤样粒径的减小,煤样和O_2反应面积增大,交叉点温度相应降低,煤样粒径对煤自燃倾向性有明显影响。     

煤氧化实验精度改进及封闭耗氧实验方法

分析通气实验中不易自燃煤样氧化产生的微量气体随气流失、无法被仪器检测到的原因,建立一套封闭耗氧实验装置及实验气体浓度自动监测和数据采集系统.对不易自燃的无烟煤(山西长平煤矿8~#煤层)和易自燃的长焰煤(辽宁九道岭煤矿4~#煤层)在常温下做封闭耗氧实验研究.实验结果表明:不易自燃的无烟煤在常温24~25℃条件下也能吸附氧,并持续有规律地释放出CO气体.易自燃煤样在封闭实验罐中氧浓度呈负指数衰减,CO气体呈指数增长.计算得到2种煤样的耗氧速度常数分别为8.852和938.3μmol/(m3·s),两者耗氧速度相差约106倍.     

N_2和CO_2对煤燃烧全过程灭火效能的对比研究

为掌握N_2和CO_2防治煤燃烧全过程的不同效果,采用自主研制的煤自燃氧化程序升温和煤明火燃烧实验装置,分别对平煤八矿煤样进行了通入相同流量N_2和CO_2抑制煤低温氧化过程和熄灭煤明火燃烧过程实验,测定了煤低温氧化阶段的耗氧速率、CO和CH_4产生率、煤有焰燃烧阶段的温度场温度、标志性气体(O2,CO和CH_4)组分和热释放速率的变化规律.结果表明:相比于煤在纯空气条件下的燃烧,在煤低温氧化阶段,通入CO_2时煤的耗氧速率、CO和CH_4产生率比通入N_2时更低;在煤有焰燃烧阶段,通入CO_2时煤温上升速度、耗氧量、热释放速率以及CO和CH_4产生量的下降速度比通入N_2时更低;在煤阴燃熄灭阶段,通入CO_2时煤温、CO和CH_4产生量下降速度比通入N_2时的更高,而通入CO_2时的耗氧量和热释放速率比通入N_2时的更低,说明CO_2比N_2具有更好的防治煤燃烧全过程的能力.     

煤耗氧速率与CO生成速率的计算及实验论证

煤氧反应一直被视作基元反应,从而由质量作用定律得到"耗氧速率、CO生成速率均与环境氧浓度成正比关系"的推论,但尚待论证.本文在5种不同进气氧浓度下分别对两个矿的煤样进行了低温氧化实验,推导了实验过程中标准耗氧速率与标准CO生成速率的计算式.结果表明,相同温度下,同一矿各煤样的标准耗氧速率或标准CO生成速率都相等.这说明,虽然进气氧浓度不同,但同一温度下相同煤样所消耗氧气的比例总是一定的,且CO总生成量与氧气总消耗量的比值也是一定的,由此证实了上述推论.微观分析表明,煤低温氧化时的耗氧过程的确可视为基元反应.     

煤的低温氧化升温规律实验研究

对煤样进行系列恒温加热,得到煤样中心温度变化曲线以及各温度氧化后煤样的质量变化.分析表明:煤的氧化升温是由于煤中各级活性成分与氧发生放热反应造成的;贫煤约在220℃,280℃,330℃和490℃时,褐煤约在203℃,290℃以及368℃时出现明显的升温速率波峰,表明在这些温度点附近是各级活性成分集中发生反应的区域.     

注氮惰化窒息燃烧煤炭氧浓度的实验研究

利用煤炭自燃实验系统,对龙固煤矿7煤煤样的自燃过程进行了模拟实验.实验研究了注氮情况下的煤氧化煤温、自燃状态与氧含量的变化关系,确定了龙固煤矿7煤煤样窒息的最低氧浓度,研究结果对使用注氮防治煤炭自燃技术的应用具有重要的现实指导意义.     

简放工作面供风量与采空区遗煤自燃危险性研究

针对地方煤矿易自燃厚煤层简易放顶煤开采推进速度低的现实条件,本文在分析不同氧浓度条件下煤的耗氧速度、采空区煤氧化自燃三带及其与采空区漏风量关系基础上,研究了工作面供风量与漏风量及其采空区氧化带宽度的关系,研究结果为厚煤层简放开采工作面的合理供风量及防治煤炭自燃措施应用提供了技术依据.     

采空区双分层渗流模型及耗氧-升温分布特征

根据采空区沿高度方向上的冒落介质结构特点,将采空区风流近似看作是在工作面两端压差作用下的上、下双层渗流.计算得到,漏风流在上游漏入风段形成分流,在漏回风段形成汇流,除两端外,上、下双层漏风渗流总体上具有近似于平行移动的特征,上、下层之间风流交换量很小.下分流层内含有遗留煤,为主要耗氧层,上分流冒落岩体为弱耗氧或不耗氧层,因上下两层间的耗氧存在较大差异,在采空区回风侧边界附近出现局部汇流高氧浓度条带;其中瓦斯解吸强度越小、采高和冒落高度越大、顶板结构越完整,以及上、下流层耗氧差异越大,形成的高氧条带的宽度就越大.尤其是大采高或厚煤层放顶煤开采的工作面后方采空区,汇流高氧带更显著,可形成高耗氧自燃危险区域.     

超细煤粉粒度对煤质分析特性的影响

对不同粒度的超细煤粉进行了粒度粉细和煤质分析测定,研究了超细煤粉的煤质分析特性随粒度的变化规律。对超细煤粉的工业分析表明,水分含量基本不随煤粉粒度的变化而变化;随着煤粉颗粒粒度的减小,灰分含量增大,挥发分含量减小。对超细煤粉的元素分析表明,由于煤粉偏析,随着煤粉颗粒粒度的减小,C,H 和 N 含量降低,O 和 S 含量增大。     

Application of coal mine roof rating in Chinese coal mines

The coal mine roof rating(CMRR) is a measure of roof quality or structure competency for bedded roof types typically of underground coal mines. The CMRR has been used widely in the US, South Africa,Canada and Australia. In order to investigate the application of the CMRR system in Chinese coal mines,two coal mines in China located in Panjiang Coal Field in Guizhou Province were investigated. Field data were collected which is required to calculate the CMRR value based on underground exposure. The CMRR values of 11 locations in two coal mines were calculated. The investigations demonstrated that the chance of mine roof failure is very low if the CMRR value is more than 50, given adequate support is installed in mine. It was found that the CMRR guideline are useful to preliminarily investigate stability in Panjiang Coal Field mines.     

不同煤体结构煤的f值分布特征

以淮南煤田C13-1煤层不同煤体结构类型煤的118个坚固性系数(f值)测定资料为基础,分析了不同煤体结构煤的f值分布特征和统计规律,说明了煤体破坏与f值的相互关系,并提出将f值作为硬煤和构造软煤的分类指标.     

不同煤体结构煤的f值分布特征

以淮南煤田C13-1煤层不同煤体结构类型煤的118个坚固性系数(f值)测定资料为基础,分析了不同煤体结构煤的f值分布特征和统计规律,说明了煤体破坏与f值的相互关系,并提出将f值作为硬煤和构造软煤的分类指标.     

改善平沟煤矿16~#煤层润湿性的研究

煤层注水现已成为矿井预防重大事故的综合性安全技术措施.煤层注水是以解决采煤工作面煤尘问题而发展起来的,后来又逐渐应用于预防冲击地压,提高瓦斯抽放效等方面.煤体注水的好处很多,但是不同煤质会对注水造成不同的影响.针对平沟16#煤润湿性差的现象进行了研究,并提出了添加尼诺尔、十二烷基苯磺酸钠和2种表面活性剂改善其煤体的润湿性,以提高煤体注水的效果.     

灵武煤制水煤浆中试实验研究

本实验探讨了在大剂量条件下,添加剂加入量、种类、球料比、研磨时间、配置浓度对灵武煤制水煤浆成浆性的影响.结果表明,理想的制浆工艺条件是添加剂干基添加量0.3%,球料比8∶1～10∶1,研磨时间30 min,研磨转速22 r/min,配浆浓度69%.     

Review of coal and gas outburst in Australian underground coal mines

Outburst of coal and gas represents a significant risk to the health and safety of mine personnel working in development and longwall production face areas. There have been over 878 outburst events recorded in twenty-two Australian underground coal mines. Most outburst incidents have been associated with abnormal geological conditions.Details of Australian outburst incidents and mining experience in conditions where gas content was above current threshold levels are presented and discussed. Mining experience suggests that for gas content below 9.0 m³/t, mining in carbon dioxide (CO₂) rich seam gas conditions does not pose a greater risk of outburst than mining in CH₄ rich seam gas conditions. Mining experience also suggests that where no abnormal geological structures are present that mining in areas with gas content greater than the current accepted threshold levels can be undertaken with no discernible increase in outburst risk. The current approach to determining gas content threshold limits in Australian mines has been effective in preventing injury from outburst, however operational experience suggests the current method is overly conservative and in some cases the threshold limits are low to the point that they provide no significant reduction in outburst risk. Other factors that affect outburst risk, such as gas pressure, coal toughness and stress and geological structures are presently not incorporated into outburst threshold limits adopted in Australian mines. These factors and the development of an outburst risk index applicable to Australian underground coal mining conditions are the subject of ongoing research.     

采空区剩余变形对运煤隧道稳定性数值模拟

运煤隧道经过采空区受到剩余变形而产生附加应力的影响,而附加应力的大小又与剩余变形的量值有关.通过理论分析与计算,得出了采空区产生的剩余变形量,并把剩余变形量按边界条件加载到三维数值模型上,按照隧道稳定验算的弹性梁理论,计算隧道的稳定性;得出了在剩余变形作用下,运煤隧道经过采空区稳定的结论.     

煤炭企业动力配煤方案优化方法研究

利用最优化理论及相关的数学知识,对动力配煤方案优化方法进行了创新性研究,提出了适合于煤炭企业常规动力配煤的多目标规划的优化计算方法,研制了配煤软件,丰富了动力配煤理论,增加动力配煤过程中的适用性,为煤炭企业动力配煤提供了行之有效的科学手段和决策依据.