基于指标气体和红外探测技术的整合矿井火区划分

针对资源整合矿井早期粗放式开采导致采空区大量留煤,易引起煤炭自燃问题,以北祖煤矿4+9煤层为研究对象,通过指标气体试验对火区燃烧情况进行研究并采用红外探测技术对巷道顶煤表面高温区域进行划分,结果表明:CO、C2H4和C2H6可以作为北祖煤矿4+9煤层自燃的指标气体,火区温度在80~110℃,且火区有自北向南扩展趋势。研究结果为打钻探测、堵漏等提供了参考。     

构造突出煤层地应力与瓦斯压力梯度关系模拟研究

构造突出煤层中瓦斯压力梯度变化规律与水平地应力分布规律是影响煤与瓦斯突出的主要因素,建立了煤层瓦斯压力梯度与水平地应力定量计算模型;以坦家冲矿236-80北石门附近区域构造突出煤层为研究对象,由FLAC模拟可知,水平地应力趋近于0的区域煤体破坏最为严重;由计算可知,当水平地应力约为3 MPa时,构造突出煤层中瓦斯压力梯度会出现突变;当水平地应力大于3MPa时,沿煤层物理模型走向0~5与42~62 m两个区域瓦斯压力梯度急剧增加。     

地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧耗氧速率的计算

运用过量空气系数、动力学反应和供氧的时间尺度,分析了地下煤火不同温度阶段的燃烧状态。在高温阶段,地下煤火燃烧反应速率很快,巷道和裂隙漏风所供给的氧含量不能满足煤体燃烧所需的氧含量,煤体燃烧耗氧速率受控于氧气供给速率,地下煤火处于贫氧不完全燃烧阶段。根据S.Krishnaswamy提出的单颗煤粒动力学反应-扩散模型,推导了地下煤火高温阶段贫氧不完全燃烧状态下耗氧速率计算式,并运用案例数值模拟分析和验证了该计算式。结果表明,该式能有效地估算地下煤火高温阶段受控于供氧速率的耗氧速率。