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动态推进工作面采空区自燃规律的数值模拟

矿业研究与开发 2005年第5期25卷 84-87页

作者：李宗翔贾进章李庆刚辽宁工程技术大学辽宁阜新市123000 阜新矿业集团五龙煤矿辽宁阜新市123000

基于非均质多孔介质中的连续性方程、多相气体渗流-扩散方程和综合传热方程,建立了工作面动态推进下的采空区遗煤自燃数值模型。结合实例条件,描绘了工作面开采推进过程中采空区内漏风流态、氧、CO、瓦斯和温度等分布状态及其动态过程... 详细信息

基于非均质多孔介质中的连续性方程、多相气体渗流-扩散方程和综合传热方程,建立了工作面动态推进下的采空区遗煤自燃数值模型。结合实例条件,描绘了工作面开采推进过程中采空区内漏风流态、氧、CO、瓦斯和温度等分布状态及其动态过程。提出了工作面动态推进用各物理量分布后移的处理方法,使移动步距与时间动态过程相适应,实现了模拟计算在方法上的连续一体化。通过理论分析,发现采空区遗煤自燃与工作面推进速度呈指数关系,因而提高工作面推进速度能显著延长采空区内遗煤的自然发火期。

关键词：采空区遗煤气体浓度分布温度场自燃规律

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煤矸石山的自燃规律与综合治理工程措施研究

矿业安全与环保 2016年第1期43卷 92-95页

作者：位蓓蕾胡振琪王晓军赵平赵艳玲肖武中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所北京100083 北京东方园林生态股份有限公司北京100012 国家林业局北京林业机械研究所北京100011

自燃煤矸石山处在不同发育阶段具有不同的燃烧特点。根据矸石山自燃机理和自燃发展不同时期的特征,划分出矸石山自燃的孕育期、发生期、发展期、衰退期4个阶段,由此确定治理施工的安全区、危险区和高危险区。根据矸石山自燃规律,可以选... 详细信息

自燃煤矸石山处在不同发育阶段具有不同的燃烧特点。根据矸石山自燃机理和自燃发展不同时期的特征,划分出矸石山自燃的孕育期、发生期、发展期、衰退期4个阶段,由此确定治理施工的安全区、危险区和高危险区。根据矸石山自燃规律,可以选择覆盖法、注浆法等相应的治理方法,抓住有利的治理时机,以有效预防和整治煤矸石山的自燃。针对不同发育时期的煤矸石山燃烧特点,选择不同的预防和整治措施,可以达到事半功倍的效果。

关键词：煤矸石山自燃规律发育阶段预防整治措施

易自燃特厚煤层采空区自燃规律及其与矿山压力关系研究

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易自燃特厚煤层采空区自燃规律及其与矿山压力关系研究

作者：蒋东杰河南理工大学

学位级别：硕士

不连沟煤矿开采易自燃特厚6“煤层,埋深200m左右,煤层最短自然发火期12天。为了掌握其煤层自燃特性、采空区遗煤自燃规律及其与矿山压力之间关系,采用了实验室实验、现场实测、理论分析与数值模拟相结合的手段进行研究。采用束管技术监... 详细信息

不连沟煤矿开采易自燃特厚6“煤层,埋深200m左右,煤层最短自然发火期12天。为了掌握其煤层自燃特性、采空区遗煤自燃规律及其与矿山压力之间关系,采用了实验室实验、现场实测、理论分析与数值模拟相结合的手段进行研究。采用束管技术监测采空区气体分布,并利用流体计算软件模拟采空区漏风情况及氧浓度变化,从而明确划分了采空区自燃三带,得出了采空区自燃危险区域分布规律,采空区中部氧化带靠近工作面,两端远离工作面,确定了抑制采空区遗煤自燃的安全推进速度;通过现场实测,掌握了工作面初次来压阶段和正常回采阶段的矿压规律,并利用关键层理论得出顶板跨落后老顶形成“短砌体梁”或“台阶岩梁”,从而解释了工作面来压强度大、步距小及地表台阶下沉的主要原因;利用RFPA2D对综放采场围岩支承压力进行数值模拟,以采空区底板受力状况为依据,对采空区压力横三区进行了划分;以顶板滑落失稳特征为基础分析了风流在采空区多孔介质内的流动特征及渗透特性,并计算了采空区煤岩块的碎胀系数和渗透系数;对比分析了在初采及正常回采阶段顶板不同跨落特征情况下采空区自燃三带分布与采空区压力横三区的分布规律,得出了二者之间的对应关系;建立了关键层破断冲击采空区垮矸模型,分析了采空区CO涌出规律与工作面来压规律之间的关系。

关键词：特厚煤层综放开采自燃规律矿压显现规律数值模拟

西庞煤矿复采工作面采空区浮煤自燃规律及防治技术研究

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西庞煤矿复采工作面采空区浮煤自燃规律及防治技术研究

作者：马威西安科技大学

学位级别：硕士

煤炭在当今世界能源结构中占有举足轻重的地位,能源危机的频频发生使得人们越来越注重煤炭资源的可持续节约性开采。采空区遗煤复采则可有效地提高煤炭资源的利用效率,尤其对于资源枯竭的衰老矿井,复采在资源回收的过程中显得更为重要... 详细信息

煤炭在当今世界能源结构中占有举足轻重的地位,能源危机的频频发生使得人们越来越注重煤炭资源的可持续节约性开采。采空区遗煤复采则可有效地提高煤炭资源的利用效率,尤其对于资源枯竭的衰老矿井,复采在资源回收的过程中显得更为重要。然而在复采过程中由于开采煤体松散,采空区浮煤极易自然发火,严重威胁工作面的安全生产。因此,研究复采工作面采空区浮煤自燃规律及防治技术具有重要的意义。本文以河北省西庞煤矿108复采工作面为研究对象,采用实验对比、现场观测和数值模拟相结合的方法对复采工作面采空区浮煤自燃规律进行研究,并提出以胶体充填封堵的防治技术对产生的高温区域进行治理。首先,采集不同粒径和经过不同温度预氧化的同种粒径煤样分别进行程序升温实验,通过对比分析得出复采工作面采空区浮煤的自燃特性,并与以往大型煤自然升温实验进行关联采用数值拟合的方法得出其自燃特性参数和粒度影响函数,以此推算出复采过程中浮煤自燃的极限参数。其次,通过理论分析与现场观测相结合的方法得出复采工作面采空区压力分布、空隙率分布、漏风通道分布及渗透率分布的规律,建立复采工作面采空区渗流数学及物理模型并对其边界条件进行合理简化。采用Fluent软件对复采工作面采空区流场进行数值模拟,得出采空区内部渗流速度及氧气浓度的分布规律,结合现场观测到的浮煤厚度及实验得到的煤自燃极限参数判定自燃的危险区域,总结得出复采工作面采空区浮煤的自燃规律。最后,在开采的过程中对复采工作面自燃危险区域进行密切监测,并采用粉煤灰复合胶体对出现的高温区域进行有针对性的降温、填充、堵漏处理,结果表明经过治理后,复采工作面采空区高温区域温度均下降到268℃,一氧化碳气体浓度迅速下降并最终消失,复采工作面顺利推进800m至指定停采位置封闭,总计出煤45万t,经济效益显著。

关键词：复采采空区自燃规律防灭火技术

易自燃煤层无煤柱开采自燃规律及防治技术研究

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易自燃煤层无煤柱开采自燃规律及防治技术研究

作者：刘灿西安科技大学

学位级别：硕士

煤层自燃是煤矿的主要灾害之一，严重影响了煤矿的安全生产。鹤壁矿区煤层为易自燃煤层，近年来，鹤壁矿区为实现矿井高产高效，在各个矿井推行无煤柱综采放顶煤技术，煤炭的产量和效益大幅度提高，但同时也给矿井防灭火带来新问题。掌... 详细信息

煤层自燃是煤矿的主要灾害之一，严重影响了煤矿的安全生产。鹤壁矿区煤层为易自燃煤层，近年来，鹤壁矿区为实现矿井高产高效，在各个矿井推行无煤柱综采放顶煤技术，煤炭的产量和效益大幅度提高，但同时也给矿井防灭火带来新问题。掌握易自燃无煤柱开采矿井煤层自燃规律，在此基础上有针对性地提出煤层自燃防治技术措施，对指导鹤壁矿区易自燃无煤柱开采矿井防灭火和安全生产具有重要意义。本论文运用煤自然发火实验台模拟煤自燃过程，定量的测算出耗氧速度、放热强度、最短发火期等表述煤自燃程度的特性参数;通过现场观测和理论推算，划出采空区氧浓度、浮煤厚度、漏风强度分布图，根据计算出的极限参数划分出采空区的自燃危险区域，得出综放采空区自燃规律;通过分析综放面巷道、地质构造带附近等容易自燃的危险区域，得出其自燃规律;本论文还研究了鹤壁矿区自燃指标气体，指标气体的研究对矿井自燃火灾防治具有重要意义，通过指标气体可以检验火灾防治效果;通过对易自燃无煤柱开采矿井各处容易发生自燃的危险区域的煤层自燃规律的研究，掌握其自燃特点，在此基础上，针对鹤壁矿区易自燃无煤柱开采矿井的实际情况，提出鹤壁矿区综放采空区两道、开切眼、停采线、综放面相邻采空区、综放面巷道周边煤体等自燃危险区域的胶体防治技术;并运用提出的防治技术措施处理了多处自燃火灾，取得了良好的效果，保障了矿井安全生产。

关键词：自燃规律采空区巷道危险区域胶体防治技术

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双燃料发动机引燃柴油自燃规律的试验研究

双燃料发动机引燃柴油自燃规律的试验研究

作者：赵中祥吉林大学

学位级别：硕士

传统柴油/天然气双燃料发动机在中低负荷,特别是在低负荷运行时,HC排放高,且热效率较低。其中,柴油分层压缩燃烧导致着火源过少以及着火源分布范围过窄是重要原因之一。为此,在一台柴油/天然气双燃料发动机上,试验研究了喷油时刻及压力... 详细信息

传统柴油/天然气双燃料发动机在中低负荷,特别是在低负荷运行时,HC排放高,且热效率较低。其中,柴油分层压缩燃烧导致着火源过少以及着火源分布范围过窄是重要原因之一。为此,在一台柴油/天然气双燃料发动机上,试验研究了喷油时刻及压力对引燃柴油自燃规律以及对后续天然气燃烧的影响,并提出适用于双燃料发动机中低负荷下的着火模式。本文首先进行了柴油/天然气双燃料发动机不同喷油时刻下着火、燃烧以及排放特性研究。研究发现:喷油时刻可以有效的控制引燃柴油着火模式,进而控制发动机燃烧模式。在传统喷油时刻下,引燃柴油属于传统分层压缩燃烧着火模式,此时发动机为传统双燃料发动机燃烧模式,放热率曲线显示出明显的“双峰”特点。根据天然气能量替代率的大小(85%、90%和95%),第一放热率峰值(The First Peak of Heat Release Rate,PHRR1)分别出现在燃烧15%、10%和5%累积放热量时对应的曲轴转角(CA15、CA10和CA5)附近。大幅度提前喷油可以实现引燃柴油准均质混合压缩燃烧(Quasi-Homogeneous Charge Compression Ignition,QHCCI),柴油着火并不是发生在燃油喷雾的某一有限区域内,而是广泛的分布在整个燃烧室内,放热率曲线显示出“单峰”的特点,且PHRR1出现在燃烧50%累积放热量时对应的曲轴转角(CA50)附近。在低负荷下,随着替代率增加,引燃柴油着火模式开始转变时的喷油提前角变小,说明增加替代率可以加快着火模式的转变过程,这是因为随着替代率增加,柴油量减少,且柴油着火延迟期延长,从而促进了油气混合进程。在中等负荷下,受到缸压和压力升高率峰值的限制,在85%和90%替代率下无法利用大幅度提前喷油实现QHCCI着火模式,而在95%替代率下可以实现这种着火模式。在不同引燃柴油着火模式下,随着喷油时刻提前,缸内压力、缸内温度、放热率、燃烧始点、燃烧重心、THC、CO和NOx排放显示出完全不同的变化规律。在QHCCI着火模式下,柴油的着火过程对喷油时刻非常敏感,当喷油时刻过于提前时,会产生燃油“湿壁”现象,柴油燃烧恶化,进而造成天然气燃烧恶化,燃烧循环变动、THC和CO排放升高,热效率降低。因此,在利用大幅度提前喷油实现引燃柴油QHCCI着火模式的过程中需要严格控制喷油时刻。总体来说,当发动机稳定着火时,在QHCCI着火模式下可以同时得到较高的热效率和较低的排放。A25工况85%替代率下,当喷油时刻为45°BTDC时,热效率达到36.0%,THC、CO和NOx排放分别为1790、374和45 ppm,纯柴油模式下发动机热效率为38.3%,THC、CO和NOx排放分别为28、73和713 ppm。而在A50工况95%替代率下,当喷油时刻为32.5°BTDC时,热效率达到38.1%,THC、CO和NOx排放分别为1016、113和633 ppm,纯柴油模式下发动机热效率为39.9%,THC、CO和NOx排放分别为64、102和776 ppm。本文展开了不同喷油时刻下喷油压力对双燃料发动机着火、燃烧和排放影响的试验研究。结果表明:喷油压力是影响柴油/天然气双燃料发动机引燃柴油自燃规律的重要参数。随着喷油压力增加,柴油由传统压缩燃烧开始向准均质压燃转变时的喷油提前角变小,说明提高喷油压力能够有效促进引燃柴油着火模式的转变进程,并最终导致最大喷油提前角变小。在传统压缩燃烧着火模式下,增加喷油压力是改善发动机中低负荷燃烧过程的有效手段之一。随着喷油压力增加,PHRR1、第二放热率峰值(The Second Peak of Heat Release Rate,PHRR2)以及热效率升高,燃烧循环变动、THC以及CO排放降低,但是会造成缸内压力、温度、压力升高率以及NOx排放升高。另外,当喷油压力达到某一定值,继续增加喷油压力对发动机性能的影响力度减弱。在QHCCI着火模式下增加喷油压力,会导致燃油“湿壁”的提前发生,会使柴油着火过程恶化,热效率迅速下降,THC和CO排放上升。在保证发动机稳定着火的情况下,由于大幅度提前喷油为油气混合提供了充足的时间准备,而不再过多的依赖于喷油压力,燃烧循环变动、热效率、THC和CO排放随喷油压力增加变化较小。因此,在QHCCI着火模式下,宜使用较低的喷油压力以降低燃油喷射成本。

关键词：柴油/天然气双燃料发动机自燃规律准均质压燃喷油时刻喷油压力

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张家峁矿煤自燃规律及砂浆防灭火技术研究

张家峁矿煤自燃规律及砂浆防灭火技术研究

作者：王航西安科技大学

学位级别：硕士

煤自燃是煤炭开采面临的主要自然灾害之一。而在实际生产中,根据不同矿井的特点,又会出现不同的情况,一旦发生火灾,必然会造成十分严重的后果。因此,研究煤的自燃规律就非常的有必要,通过合适的方式或手段展开有效的预测预报以及采用合... 详细信息

煤自燃是煤炭开采面临的主要自然灾害之一。而在实际生产中,根据不同矿井的特点,又会出现不同的情况,一旦发生火灾,必然会造成十分严重的后果。因此,研究煤的自燃规律就非常的有必要,通过合适的方式或手段展开有效的预测预报以及采用合适的防灭火措施,、最终方可有效的预防与避免矿井火灾的发生。本次研究的重点在张家峁煤矿的煤的自燃预测预报研究与注砂浆系统设计。重点掌握煤的自燃规律,通过实验室煤样测试、悬浮剂配方研究,采煤工作面煤自燃“三带”观测,以及注砂浆系统研究,进一步研究完善了矿井防灭火基础参数、采空区浮煤自燃“三带”划分、完善矿井煤层自燃预测预报体系、研究提出适合于张家峁煤矿注浆工艺技术。切实解决矿井目前急需解决的煤自燃预测预报与应急防灭火技术问题,并对采用注砂浆防火可行性进行前期论证。

关键词：煤炭自燃规律预测预报注砂浆

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矸石山自燃规律及治理技术分析

内蒙古煤炭经济 2013年第9期 116-117页

作者：陈军贵州兴仁煤业有限公司贵州黔西562300

矸石山着火不仅会影响到矿区的环境卫生,而且对于矿井生产安全问题也会造成严重的威胁。矸石山在高温状态下不仅仅会使煤产生氧化反应,还会使煤与二氧化碳产生汽化反应。对矸石山内部的传质分析,得到内部气体渗流规律;根据矸石山火区的... 详细信息

矸石山着火不仅会影响到矿区的环境卫生,而且对于矿井生产安全问题也会造成严重的威胁。矸石山在高温状态下不仅仅会使煤产生氧化反应,还会使煤与二氧化碳产生汽化反应。对矸石山内部的传质分析,得到内部气体渗流规律;根据矸石山火区的特点,往矸石山注胶可以很大程度上扑灭火区内的火,一方面保证了矿井的安全生产,另一方面使矿区的环境得到很大的改善。利用粉煤灰复合材料作为灭火的主要材料,可以利用电煤厂的粉煤灰作为主要原料,既达到了很好的灭火效果,还可以降低灭火成本,同时还可以废物再利用。在地面进行固定式灌浆注胶系统,可以实现大流量灌注复合胶体,而且具有很好的防灭火效果。

关键词：矸石山自燃规律治理技术研究分析

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地面储煤堆自燃规律的实验研究

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2000年第3期19卷 229-231页

作者：李树刚徐精彩西安科技学院采矿工程系西安710054

通过现场实测和实验室试验，在分析地面储煤堆自燃规律的基础上，研制出可伸缩深基点测温仪表，并应用于大同矿务局煤峪口矿露天储煤场，得出煤堆自热层、自燃层深度值及煤峪口地面储煤堆自燃的内在特性。

关键词：储煤堆深基点测温自燃规律自然发火实验研究