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煤矸石自燃的关键影响因素及治理方法研究现状
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作者 王启宝 敖立新 +3 位作者 张凯 杨康 唐玉伟 谭栩荧 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期228-238,共11页
煤矸石作为煤炭的伴生产物,长期堆存过程中自燃现象频发,直接或间接产生生态污染、水体污染、地质灾害等诸多问题,造成巨大经济损失和人员伤亡。煤矸石从堆积初期到燃烧状态受诸多因素影响,包括自身性质、自燃条件和外部环境等,是一个... 煤矸石作为煤炭的伴生产物,长期堆存过程中自燃现象频发,直接或间接产生生态污染、水体污染、地质灾害等诸多问题,造成巨大经济损失和人员伤亡。煤矸石从堆积初期到燃烧状态受诸多因素影响,包括自身性质、自燃条件和外部环境等,是一个复杂的物理化学反应过程。为提高煤矿矿区矸石自燃的防治能力,分析了煤矸石自燃理论的研究现状,系统总结了现阶段国内外学者对煤矸石自燃机理和治理方法的研究进展。围绕可燃物、氧气、温度3个影响煤矸石自燃的必要因素,提出了引发自燃的主要关键影响因素和作用过程机理。较全面介绍已有煤矸石山自燃防治的主要方法,对比分析了各种常规煤矸石自燃灭火手段以及治理技术的优缺点,指出了常规简单技术治理效果的局限性。针对煤矸石作为砂、石等替代材料,回填露天矿坑、采煤塌陷区等区域进行土地整治和生态修复,提出在防治过程中要明确自燃治理的控制对象,提升防灭火材料的特定性能,通过智能化设备提高辨识准确性进行精细化监控,并运用多种监测预警技术协同自燃防治材料多手段多方法运用综合治理,并提出了煤矸石自燃防治技术的未来发展和矿用防灭火材料的研究方向,为后续开展煤矸石自燃机理研究及自燃防治工程应用提供参考和理论支持。 展开更多
关键词 煤矸石 自燃过程 控制对象 治理方法
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低变质煤CO来源及防控技术研究
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作者 王永敬 王坤 +2 位作者 陈洋 师吉林 秦乐静 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期132-138,共7页
为了研究低变质煤CO来源,降低煤层自然发火风险;以大南湖一矿3#煤层为研究对象,通过程序升温实验、实验模拟及现场观测等手段,研究3#煤层CO赋存、开采及割煤中CO产生规律及回风隅角CO来源占比等规律。结果表明:煤在无氧下粉碎,煤分子共... 为了研究低变质煤CO来源,降低煤层自然发火风险;以大南湖一矿3#煤层为研究对象,通过程序升温实验、实验模拟及现场观测等手段,研究3#煤层CO赋存、开采及割煤中CO产生规律及回风隅角CO来源占比等规律。结果表明:煤在无氧下粉碎,煤分子共价键断裂生成的大量官能团、自由基相互作用产生极少量CO;煤在有氧下粉碎,产生大量CO,随煤样比表面积增大,CO体积分数随之增加并最终趋于稳定;采煤机割煤中产生高温使煤体发生氧化产生CO体积分数为(30~50)×10^(-6);回风隅角CO来源于采空区的CO体积分数占回风隅角CO总体积分数的28%,70%以上的CO来源于生产时期后溜破碎煤体氧化。根据低变质煤CO来源,采取了有针对性的架后喷洒CO复合抑制剂、采空区压注冷氮及漏风封堵等综合防控措施,使回风隅角及回风流CO体积分数大幅降低。 展开更多
关键词 低变质煤 自然发火 程序升温 CO赋存 复合抑制剂
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地温对不同变质程度煤自燃特征影响的实验研究
3
作者 秦剑云 李小超 +4 位作者 周中立 余小华 尚学锋 任万兴 贾慧霖 《中国矿业》 北大核心 2024年第1期186-192,共7页
地温影响煤的自燃特征,进而影响采空区煤自燃危险区域的分布。为了探究地温对煤自燃的影响,实验选取褐煤、长焰煤和1/3焦煤为研究对象,利用热重实验获得不同温度预处理煤样在燃烧过程中重量变化情况,通过TG/DTG曲线分析特征温度点,运用... 地温影响煤的自燃特征,进而影响采空区煤自燃危险区域的分布。为了探究地温对煤自燃的影响,实验选取褐煤、长焰煤和1/3焦煤为研究对象,利用热重实验获得不同温度预处理煤样在燃烧过程中重量变化情况,通过TG/DTG曲线分析特征温度点,运用积分公式计算热解阶段的活化能。实验结果表明:在相同预处理温度条件下,同一特征温度随着煤样变质程度的增加而升高;相同变质程度煤样,预处理温度越高,燃烧时的特征温度越低,尤其是干裂温度、增速温度和着火点温度降低较为显著;热解阶段活化能也降低5%~30%,说明预处理温度越高,煤氧越容易达到临界着火温度,进而达到煤自燃所需的条件,加速煤自燃进程。研究结果对高地温环境开采条件下煤自燃灾害的防治具有指导意义。 展开更多
关键词 高地温 热重 特征温度 活化能 煤自燃
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密闭采空区不同惰化置换方案效果仿真
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作者 邢震 马砺 +2 位作者 韩安 王伟峰 王璐 《中国煤炭》 北大核心 2024年第3期61-68,共8页
针对密闭采空区瓦斯抽采过程中在负压作用下外界O_(2)通过裂隙进入采空区易引发煤自燃的问题,常采用抽采的同时注惰性气体以置换抽出的瓦斯的方案,此法可平衡气压、防止外界空气进入采空区,达到防治煤自燃的目的。采用数值模拟的方法研... 针对密闭采空区瓦斯抽采过程中在负压作用下外界O_(2)通过裂隙进入采空区易引发煤自燃的问题,常采用抽采的同时注惰性气体以置换抽出的瓦斯的方案,此法可平衡气压、防止外界空气进入采空区,达到防治煤自燃的目的。采用数值模拟的方法研究置换过程中相关物理参数流场变化规律,并提出了自由混合置换法、正压置换法、负压置换法、正压-负压置换法4种方案;以O_(2)最大体积分数低于2%为置换达标标准,对比了4种方案下耗费总时长、消耗氮量、通风机运转时间、累计注氮时长等置换成本评价指标,找出可用于置换方案决策的方法,并给出不同地质条件下密闭采空区适用方案。 展开更多
关键词 密闭采空区 惰化置换 煤自燃 气压 数值模拟
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朱集西煤矿自燃“三带”分布及注氮参数研究
5
作者 王俊杰 张雷林 《煤炭技术》 CAS 2024年第2期114-117,共4页
为了研究朱集西煤矿11503综采工作面采空区自燃“三带”分布规律,在进、回风巷侧埋设束管对采空区内部氧气浓度变化规律进行现场实测,并采用数值模拟的方法研究不同注氮流量下自燃“三带”分布变化规律,确定合理的注氮流量。研究表明:... 为了研究朱集西煤矿11503综采工作面采空区自燃“三带”分布规律,在进、回风巷侧埋设束管对采空区内部氧气浓度变化规律进行现场实测,并采用数值模拟的方法研究不同注氮流量下自燃“三带”分布变化规律,确定合理的注氮流量。研究表明:增加注氮流量,采空区氧化带的分布范围和宽度会减小,当注氮流量增加至900 m^(3)/h以上时对减小氧化带宽度效果甚微,据此确定了合理的注氮流量900 m^(3)/h;通过计算得到11503工作面安全通风量为222 m^(3)/min。研究结果为该工作面的后续防灭火工作提供参考。 展开更多
关键词 自燃“三带” 注氮流量 数值模拟 采空区
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烟煤对C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2)气体吸附分子模拟研究
6
作者 康利珍 董宪伟 董轩萌 《华北理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期59-67,共9页
采空区遗煤会吸附煤氧化产生的气体C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2),致使指标气体的浓度数据不准确。因此展开煤与C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)气体的吸附规律探究。通过模拟建立并优化煤大分子结构模型,利用巨正则蒙特卡洛方法对其模型进行吸附气体... 采空区遗煤会吸附煤氧化产生的气体C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2),致使指标气体的浓度数据不准确。因此展开煤与C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)气体的吸附规律探究。通过模拟建立并优化煤大分子结构模型,利用巨正则蒙特卡洛方法对其模型进行吸附气体过程模拟。分析了不同温度和压力下,单组分及二元组分气体C_(2)H_(4)与C_(2)H_(2)在煤中的吸附量和吸附位点规律。研究结果显示:单组分C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2)吸附时,温度相同时,压力与吸附量呈正相关关系,吸附量随压力的升高先迅速增加,然后趋于平缓;压力相同时,温度升高对C_(2)H_(4)和C_(2)H_(2)的吸附量越不利;C_(2)H_(2)总吸附位点和独有吸附位点均多于C_(2)H_(4),二元体系C_(2)H_(4)/C_(2)H_(2)(摩尔比1:1)竞争吸附行为中,低压时压力与吸附量也呈正相关关系。之后这二种气体的吸附量一直处于相反趋势且C_(2)H_(2)的吸附量大于C_(2)H_(4);在与煤分子吸附过程中,两种气体的吸附位点包括各自独有吸附位点均表现出被对方抢占现象;随着C_(2)H_(4)的物质的量浓度升高,C_(2)H_(4)吸附量增加并逐渐靠近C_(2)H_(2)。表明煤分子与C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)的竞争吸附,C_(2)H_(2)处于吸附优势地位。 展开更多
关键词 煤自燃 竞争吸附 蒙特卡罗 分子模拟
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矿用三相泡沫防灭火材料制备与性能研究
7
作者 李远飞 王斌 +2 位作者 胡卓鹏 潘生敏 张宇 《煤》 2024年第4期11-15,共5页
为提升矿用三相泡沫防灭火材料的性能,制备了一种新型三相泡沫防灭火材料。首先,通过正交试验确定发泡剂最佳配方;其次,通过研究水、黄原胶、粉煤灰粒径对三相泡沫性能的影响,确定矿用三相泡沫防灭火材料最佳配方;最后,通过发泡倍数、... 为提升矿用三相泡沫防灭火材料的性能,制备了一种新型三相泡沫防灭火材料。首先,通过正交试验确定发泡剂最佳配方;其次,通过研究水、黄原胶、粉煤灰粒径对三相泡沫性能的影响,确定矿用三相泡沫防灭火材料最佳配方;最后,通过发泡倍数、半衰期、抗溶性、堆积性和抗烧性来表征新型三相泡沫的性能。实验结果表明:当含2.36%Las-30,0.79%CDEA,2.36%AOS,0.04%PAM,0.59%FM-550,0.59%黄原胶,19.66%粉煤灰时,新型矿用三相泡沫性能最佳,比市售发泡剂的稳定性提高了54.1%,抗烧性提高了4倍。 展开更多
关键词 三相泡沫 正交试验 发泡倍数 稳定性 抗烧性
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贵州某矿采空区标志性气体优选及自燃“三带”划分
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作者 张诺 江成玉 +1 位作者 张毅 覃晓波 《煤》 2024年第5期23-27,31,共6页
为解决贵州某矿采空区自然发火早期精准预测预报的难题,以该矿12501工作面采空区为研究对象,利用程序升温实验重点分析煤样在升温氧化过程中CO、CO_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)等气体的变化规律,通过数值模拟及现场实测对采空区自燃“... 为解决贵州某矿采空区自然发火早期精准预测预报的难题,以该矿12501工作面采空区为研究对象,利用程序升温实验重点分析煤样在升温氧化过程中CO、CO_(2)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(6)等气体的变化规律,通过数值模拟及现场实测对采空区自燃“三带”进行了划分。结果表明:CO、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)可作为自然发火标志气体,C_(2)H_(4)/C_(2)H_(6)可作为判别煤自然发火进程的辅助指标;散热带平均宽度约18 m,氧化带平均宽度约53 m,氧化带以外为窒息带;当采煤工作面的推进速度大于0.53 m/d时,采空区无自然发火危险;当工作面连续超过114 d时,推进速度均小于0.53 m/d,采空区将有自然发火危险。研究结果为贵州某矿煤层自燃预报提供了理论依据及数据参考,对防治煤层自燃具有重要意义。 展开更多
关键词 采空区 自然发火 程序升温 标志性气体 自燃“三带”
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矿用柔性喷涂堵漏风材料的宏微观性能及应用研究
9
作者 柏浩 陆伟 《新材料·新装饰》 2024年第7期25-29,共5页
喷涂水泥砂浆用于堵漏风是防治煤自燃的重要手段。但水泥砂浆材料韧性较差,矿山来压之后容易开裂,导致再次漏风。基于此,文章提出以有机物改善水泥砂浆的性能,并对改性后的材料的抗压、抗折、抗拉、黏度及喷涂性能进行测试。结果表明,... 喷涂水泥砂浆用于堵漏风是防治煤自燃的重要手段。但水泥砂浆材料韧性较差,矿山来压之后容易开裂,导致再次漏风。基于此,文章提出以有机物改善水泥砂浆的性能,并对改性后的材料的抗压、抗折、抗拉、黏度及喷涂性能进行测试。结果表明,水泥基材料水灰比达到0.6时,抗折强度最好,且添加聚苯丙烯酸(VAE)乳液对水泥基材料流动性和韧性都具有促进作用,即当VAE乳液掺量为20%时,聚合物材料折压比达最大值,为0.21,断裂伸长率为8%。微观试验结果表明,添加聚合物改性后的柔性材料形貌由细针状钙矾石和絮状C-S-H凝胶转变为团聚状,水化产物与乳胶颗粒构筑成紧密结合的有机-无机三维互穿网状结构,从而增加了柔性喷涂材料的韧性,进而对堵漏风具有更好的效果。 展开更多
关键词 柔性喷涂材料 有机改性 力学性能 堵漏风
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Effect and Mechanism of Rare Earth Hydrotalcite Inhibiting Coal Spontaneous Combustion
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作者 张小娟 LIU Bo +1 位作者 罗振敏 SUN Lu 《Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期50-59,共10页
A hydrotalcite(layered double hydroxide, LDH) inhibitor which is suitable for the whole process of coal spontaneous combustion and a LDH inhibitor containing rare earth lanthanum elements were prepared. The inhibition... A hydrotalcite(layered double hydroxide, LDH) inhibitor which is suitable for the whole process of coal spontaneous combustion and a LDH inhibitor containing rare earth lanthanum elements were prepared. The inhibition effect and mechanism were analyzed by scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD), thermal performance analysis, in-situ diffuse reflectance infrared spectroscopy and temperature-programmed experiment. The results have shown that the inhibitor containing lanthanum can play a good inhibitory role in every stage of coal oxidation. During the slow oxidation of coal samples, the inhibitor containing lanthanum ions can slow down the oxidation process of coal and increase the initial temperature of coal spontaneous combustion. At the same time, because the hydroxyl groups in LDHs are connected with-COO-groups on the coal surface through hydrogen bonds, the stability of coal is improved. With the increase of temperature, LDHs can remove interlayer water molecules and reduce the surface temperature of coal. CO release rate of coal samples decreases significantly after adding inhibitor containing lanthanum element, and the maximum inhibition rate of the inhibitor is 58.1%. 展开更多
关键词 rare earth HYDROTALCITE coal spontaneous combustion MECHANISM
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矿用有机增韧泡沫的制备及性能研究
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作者 杜建华 李业 +2 位作者 孙超 刘铭 祝富盛 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期116-125,共10页
为增强矿用高分子泡沫材料的韧性,添加有机材料聚乙二醇(PEG)对泡沫进行增韧效果改性。采用扫描电镜、热重实验、氧指数测试、锥形量热测试、抗压强度测试,发泡与固化时间测定研究了添加不同分子量PEG改性的作用效果。结果表明:不同分子... 为增强矿用高分子泡沫材料的韧性,添加有机材料聚乙二醇(PEG)对泡沫进行增韧效果改性。采用扫描电镜、热重实验、氧指数测试、锥形量热测试、抗压强度测试,发泡与固化时间测定研究了添加不同分子量PEG改性的作用效果。结果表明:不同分子量PEG能有效增加酚醛树脂泡沫的抗压强度,减小其粉化率,PEG分子量为1 000时,添加量为6%增韧效果最好,抗压强度达到0.155 MPa,粉化率降低到1.3%;添加一定量的PEG能有效增加酚醛树脂发泡倍数,但同时会增加其泡沫的收缩率与固化时间;PEG改性酚醛树脂泡沫孔径结构更加均匀,泡沫的孔径也更加均匀,这主要是由于未与酚醛树脂反应的PEG起到了表面活性剂的作用,能更好地使固化剂等与树脂混合;对于不同PEG分子量酚醛树脂泡沫的热稳定性,分子量越大,添加量越多的酚醛树脂泡沫其热稳定越差。 展开更多
关键词 矿井通风 高分子泡沫 堵漏风 防灭火 酚醛树脂 聚乙二醇 固化剂 增韧
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矿井煤自燃灾害监测预警技术及发展趋势
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作者 邓军 张琦 +1 位作者 陈炜乐 白祖锦 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期99-110,共12页
以降低矿井火灾的发生率为目标,梳理了矿井煤自燃灾害现有监测预警技术的发展现状,总结了现有技术的局限性和不足,指出未来发展应注重先进监测技术的应用、预测技术准确性的提升、预警系统和智能化管理的发展等。针对矿井煤自燃灾害隐... 以降低矿井火灾的发生率为目标,梳理了矿井煤自燃灾害现有监测预警技术的发展现状,总结了现有技术的局限性和不足,指出未来发展应注重先进监测技术的应用、预测技术准确性的提升、预警系统和智能化管理的发展等。针对矿井煤自燃灾害隐蔽性、持续性、扩散性和难以控制的特点,提出矿井煤自燃灾害监测预警技术未来发展方向:提升煤自然发火临界值确定方法的综合性,利用新兴设备和先进技术完善煤自然发火临界值的确定方法;针对矿井煤自燃复杂环境,可通过研究声波探测等新型先进技术手段,提高矿井煤自燃监测参数的全面性和精细化;推动矿井煤自燃监测预警技术的创新性和决策的智能化,利用数字孪生技术提供精准的模拟与预测能力、优化防控方案、提供培训和应急管理以及数据分析和决策支持等方面的帮助;聚焦矿井自燃灾害全面感知、精准预测与防控智能一体化建设,加强对矿井自燃灾害数据分析、灾前主动预警、灾后事故治理、火区自动封闭等技术的研究。 展开更多
关键词 矿井火灾 煤自燃 智能监测预警技术 煤自燃标志气体 智能算法 全面感知 精准预测 防控一体化
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镁盐阻化剂抑制煤自燃特性的实验研究
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作者 程子朦 李绍英 +3 位作者 白丽梅 郭立稳 马玉新 赵留成 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期126-131,共6页
为了研究镁盐(六水氯化镁+氢氧化镁)对煤自燃阻化特性的影响,利用同步热分析法、程序升温-气相色谱联用实验先后研究阻化剂用量和硅烷偶联剂的加入对煤自燃特征温度、热效应等方面的影响规律。结果表明:镁盐阻化剂添加量为_(30%)时阻化... 为了研究镁盐(六水氯化镁+氢氧化镁)对煤自燃阻化特性的影响,利用同步热分析法、程序升温-气相色谱联用实验先后研究阻化剂用量和硅烷偶联剂的加入对煤自燃特征温度、热效应等方面的影响规律。结果表明:镁盐阻化剂添加量为_(30%)时阻化效果相对最好,热解温度T3比原煤样延后40℃,总放热量减少165.14 J/mg;加入硅烷偶联剂后的F@M_(30%)·G阻化煤样主要推迟煤体热解及着火的发生,其中热解温度T3较原煤升高49℃、着火温度T4升高26℃;F@M_(30%)阻化煤样可降低CO的体积分数,抑制煤自燃效果随温度升高逐渐增强,添加硅烷偶联剂后阻化煤样的CO体积分数能减少约4×10^(-6), F@M_(30%)阻化煤样的阻化率为30.87%、F@M_(30%)·G阻化煤样阻化率高达91.57%。 展开更多
关键词 阻化剂 镁盐 煤自燃 特征温度 放热特性 阻化率 防灭火
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火成岩侵蚀对煤自燃特性及其结构的影响
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作者 胡海峰 杨英兵 +2 位作者 张运增 陈明浩 郭佳策 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期111-119,共9页
为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性... 为探究火成岩侵蚀对煤自燃特性及结构的影响规律,以陕西、辽宁区域两煤矿同工作面原生煤及火成岩侵蚀煤为研究对象,采用程序升温试验、红外光谱分析、低温氮气吸附和压汞实验,分别从宏观和微观角度对煤的氧化特性、自燃极限参数、活性官能团含量以及孔隙结构特征进行分析。结果表明:火成岩侵蚀增大煤的自燃风险,会提升煤体内部的气体流通性,火成岩侵蚀煤体具有更高的氧化活性;此外,火成岩侵蚀改变煤层赋存条件,增大煤层开采难度,提高采空区内漏风强度,延长采空区“氧化升温带”遗煤的氧化时间,从外部影响因素层面提升煤炭的自燃风险;火成岩侵蚀改变煤自身结构和煤自燃外部环境因素,加剧了侵蚀煤层的自燃风险。 展开更多
关键词 火成岩侵蚀 煤自燃 标志气体 矿井火灾 自燃极限参数 孔隙结构 官能团
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近距离煤层群联合开采火区“三位一体”治理技术
15
作者 王帅 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第3期120-126,共7页
针对近距离煤层群开采期间的自然发火防治难题,以新维煤矿2110、3108工作面断层区域火点处置为例,通过实验研究与现场实践相结合的手段,开展隐蔽火点的探测与综合治理技术研究。3号煤层自然发火模拟实验结果表明:CO、C_(2)H_(4)体积分... 针对近距离煤层群开采期间的自然发火防治难题,以新维煤矿2110、3108工作面断层区域火点处置为例,通过实验研究与现场实践相结合的手段,开展隐蔽火点的探测与综合治理技术研究。3号煤层自然发火模拟实验结果表明:CO、C_(2)H_(4)体积分数与煤温呈二次函数关系,可用于煤层自然发火预测预报;氧气体积分数的降低可以有效抑制煤自燃氧化进程,氧气体积分数为7%时最为明显,因此将其设为3号煤层自然发火的临界氧气体积分数。通过自燃隐患分析结合钻孔探查划定了3110轨道巷以西长80 m、宽10 m的F9断层区域为自然发火隐患区域,并提出以注浆降温为先导,以注胶堵漏为核心,以注氮阻爆为手段的液-胶-气“三位一体”的火区治理思路,累计向隐患区域注浆180 t、注胶504 m^(3),2110工作面采空区注氮流量保持在810 m^(3)/h,实现了火区的有效治理,保障了2个工作面的顺利启封与安全回采。 展开更多
关键词 近距离煤层 自然发火 火区精准探查 火区治理 液-胶-气“三位一体” 无机复合胶体
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粒度对煤吸附/解吸一氧化碳的影响
16
作者 胡俭 刘茂霞 +2 位作者 王航 郭曦蔓 张铎 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第1期107-115,共9页
CO常作为有效标志气体用于煤自燃预报预警,采空区自燃封闭后CO迅速降低甚至消失的致因尚不明晰,影响煤自燃程度的精准判定。为深入研究煤体对CO气体的吸附/解吸特征,采用压汞和液态氮气吸附实验,测试研究煤样孔隙结构;利用自主研发的气... CO常作为有效标志气体用于煤自燃预报预警,采空区自燃封闭后CO迅速降低甚至消失的致因尚不明晰,影响煤自燃程度的精准判定。为深入研究煤体对CO气体的吸附/解吸特征,采用压汞和液态氮气吸附实验,测试研究煤样孔隙结构;利用自主研发的气体吸附/解吸装置,在303.15~333.15 K与0.15~0.50 MPa条件下,探索不同粒度煤样对CO气体吸附/解吸特性的影响,并深入分析CO的吸附速率和解吸滞后效应。结果表明:灵新矿不黏煤煤样的孔容以大孔和过渡孔为主,分别占33.02%和38.26%;孔比表面积以微孔和过渡孔为主,共占97.73%。粒径减小,微孔孔容与孔比表面积所占比例增加,过渡孔和中孔的孔容与孔比表面积所占比例减小,不同粒径煤样对CO气体吸附量与压力成正比;压力一定时,CO吸附量与温度成反比;同温同压条件下,煤样粒径越小,CO吸附量越大;相同温度下,煤对CO饱和吸附量与粒径呈正相关关系,CO解析过程中,粒径减小,饱和吸附量a值增大;煤样对CO吸附速率可划分为3个阶段:0~750 s为快速上升期、750~2 250 s为缓慢上升期、2 250~3 600 s为饱和平衡期;不同粒径煤样CO解吸滞后性随温度的升高而降低;温度相同时煤样粒径越小,CO解吸滞后性越小,达到吸附/解吸的平衡点越容易。 展开更多
关键词 粒度 CO 吸附解吸 吸附速率 解吸滞后 孔隙结构
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热浮力驱动下地下煤火阴燃蔓延模型与机制
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作者 惠绍棠 宋泽阳 +2 位作者 李茂锐 张利冬 张浩 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第2期78-86,共9页
地下煤火蔓延模型与机制研究对我国煤炭资源绿色安全开采具有重要意义。目前地下煤火阴燃正向蔓延模型主要存在问题:简化的煤燃烧单步反应忽略了水分蒸发和热解吸热反应对蔓延的重要影响作用;缺乏实验数据验证模型的有效性。为此,构建... 地下煤火蔓延模型与机制研究对我国煤炭资源绿色安全开采具有重要意义。目前地下煤火阴燃正向蔓延模型主要存在问题:简化的煤燃烧单步反应忽略了水分蒸发和热解吸热反应对蔓延的重要影响作用;缺乏实验数据验证模型的有效性。为此,构建了包含水分蒸发、煤热解和碳氧化三步反应体系的地下煤火阴燃正向蔓延数学模型;采用COMSOL Multiphysics有限元软件数值计算了该理论模型;开展了不同地裂缝渗透性条件下热浮力驱动地下煤火阴燃正向蔓延实验,进行对比实验和数值计算。结果表明:构建的模型揭示了地下煤火阴燃蔓延供氧控制机制,不仅能预测地下煤火阴燃正向蔓延高温区域的温度和蔓延速率,而且还能合理地预测阴燃多步反应速率以及氧气、煤、碳和灰分质量分数的时空演化。 展开更多
关键词 地下煤火 煤田火灾 阴燃 火蔓延 渗透性
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煤自然发火气体指标及其有机官能团响应特征研究
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作者 侯玉亭 张英超 +3 位作者 孙计全 时东文 刘会奇 张铎 《中国煤炭》 北大核心 2024年第1期67-74,共8页
为了探究煤自然发火气体产物与有机官能团的内在关联,通过程序升温实验和原位红外光谱实验,分析了低温氧化阶段煤自燃气体产物释放规律,阐述了煤自燃过程的微观结构变化特征,预测了高温阶段气体产物变化。结果表明,煤自燃的临界温度及... 为了探究煤自然发火气体产物与有机官能团的内在关联,通过程序升温实验和原位红外光谱实验,分析了低温氧化阶段煤自燃气体产物释放规律,阐述了煤自燃过程的微观结构变化特征,预测了高温阶段气体产物变化。结果表明,煤自燃的临界温度及干裂温度分别为50℃和90℃,释放的碳氧气体及烃类气体随温度升高呈现抛物式增长。临界温度后,各类官能团呈现不同的变化规律,其中,含氧官能团、羟基和脂肪烃变化最明显。通过灰色关联度方法,计算出不同官能团和气体产物的关联度,发现羰基(C=O)是影响碳氧气体和烃类气体最主要的官能团。最后结合官能团在高温阶段的含量变化,推测出煤样在高温阶段释放的气体浓度呈现先增多后减少的趋势。 展开更多
关键词 煤自燃 气体指标 气体产物 临界温度 干裂温度 官能团 关联度
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浅埋近距离煤层群上覆采空区火灾及气体下泄防治研究
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作者 任仲久 《中国煤炭》 北大核心 2024年第1期59-66,共8页
针对沙坪煤矿13103工作面浅埋近距离煤层上覆采空区煤层自燃和气体下泄问题,综合利用地面红外探测和同位素测氡等多种方法探测13103工作面上覆采空区自然发火状态,在此基础上用SF6气体进行漏风通道测定,并采用数值模拟方法分析了CO气体... 针对沙坪煤矿13103工作面浅埋近距离煤层上覆采空区煤层自燃和气体下泄问题,综合利用地面红外探测和同位素测氡等多种方法探测13103工作面上覆采空区自然发火状态,在此基础上用SF6气体进行漏风通道测定,并采用数值模拟方法分析了CO气体的下泄机理。研究结果表明:煤层自燃倾向性、复杂埋藏条件和老窑火区是发生煤层自燃的主要原因,在标定12个火区中心点和39 077 m2隐患区域基础上,发现地面、采空区火区和工作面三者裂隙相互连接是导致CO气体在工作面后半部分涌入工作面并在回风隅角处聚集的主要原因。同时,研究发现,采用井上下联防联控手段可消除上覆采空区内高温点,使得CO气体浓度稳定在0.05%以下,有效控制了采空区自燃和气体下泄问题,保障了13103工作面安全生产。 展开更多
关键词 近距离煤层群 采空区 煤层自燃 气体下泄 数值模拟 井上下联防联控
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低变质程度煤层自然发火标志气体预警值和临界值确定
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作者 李尚国 《煤炭技术》 CAS 2024年第4期186-189,共4页
低变质程度煤层中具有较多活性基团,活性基团使煤层具有低温氧化特性,煤矿生产过程中,低变质程度煤层采煤工作面回风隅角CO体积浓度较高。为确定低变质程度煤层自然发火标志气体预警值和临界值,建立了采空区内部温度分布和回风隅角CO体... 低变质程度煤层中具有较多活性基团,活性基团使煤层具有低温氧化特性,煤矿生产过程中,低变质程度煤层采煤工作面回风隅角CO体积浓度较高。为确定低变质程度煤层自然发火标志气体预警值和临界值,建立了采空区内部温度分布和回风隅角CO体积浓度预测数学模型,以122109工作面为例,利用该模型进行了测试。结果表明:回风隅角自然发火标志气体CO的预警值和临界值分别为94.4×10^(-6)、346.2×10^(-6),根据测试结果建立了煤层自然发火分级预警指标。通过案例测试表明,以采空区内部温度分布为基础的回风隅角CO体积浓度预测模型能很好地应用于低变质程度煤层。 展开更多
关键词 低变质程度煤层 活性基团 温度分布 预警值 临界值 分级预警
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