近距离煤层群复合采空区煤自燃时空演化与防控技术研究

发布时间：2025-06-29 18:43

　　我国近距离煤层群复合采空区煤自然发火问题严重,对矿井安全生产威胁很大,是煤矿安全领域的研究重点与难点。论文根据双鸭山矿区复合采空区现场实际条件,针对近距离煤层群复合采空区内遗煤反复氧化及浸水风干等特点,研究并提出了近距离煤层复合采空区煤自燃机理、自燃特性参数及气体变化规律的多种计算分析方法;构建了工作面动态推进条件下,复合采空区煤自燃的模型,通过数值模拟掌握了复合采空区上、下煤层开采过程中温度场的时空演化规律,从而实现了对其自燃过程的预测及超前预报。在此基础上构建了以堵漏、控风与快速惰化降温为一体的近距离煤层复合采空区煤自燃防治的综合方法。主要取得了以下研究成果:(1)复合采空区遗煤反复氧化,致使其自燃机理和过程呈现特殊性。对比分析了原煤样及预氧化煤样自燃规律和特性。结果表明:预氧化煤体自燃过程CO、C2H4、耗氧量等指标发生突变的时刻较原煤提前近50%。表观活化能减少40%,绝热自然发火期缩短近1/2时间。(2)分析了预氧化程度对煤自燃过程的影响得出:不同预氧化程度煤样的TG曲线变化趋势基本一致。随着预氧化程度的加深,相比于原煤,二次氧化煤样的自燃特征温度呈现先降低后增加趋势,预氧化煤...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2.1绝热氧化升温实验系统原理图

ish[103]通过绝热炉对煤自燃倾向性进行研究得到煤20到57oC）的实验表明，时间-温度效应对反应动，初始反应速率主要是非Arrhenius的，但是会在行为。基于反应点可用性，推导出一个低温段的动氧化实验已经作为研究煤自燃特性的重要方法。发火在低温阶段煤的放热强度小、....

图2.2绝热氧化升温实验系统实物图

与条件实验系统由绝热氧化装置、供气系统和温度检测与控制使煤自燃时热量损失达到最小，供气系统使实验试管内，温度采集系统对煤的温度能够进行实时在线采集。煤与实物图如图2.1和2.2所示。图2.1绝热氧化升温实验系统原理图

图2.3实验试管实验试管放置于控温箱中，控温箱为长方体，其内部有效尺寸：长为800mm、宽

西安科技大学博士学位论文四氟乙烯管，进气管直通到容器底部，出气管仅通往容器盖内。在实验试置A、B、C三个测点，均位于中心轴位置，三个测点依次距底部：A为150mm、C为250mm。分别在三个测点处布置有温度传感器和气体束管采用于温度的监测和气体的采集。

图2.4纯氧条件下煤绝热氧化过程温度随时间变化曲线

2煤二次氧化自燃特性研究为300mL/min，记录煤样一次绝热氧化的温度随时间变化析其成分和含量。在实验中，煤样起始温度为29.63℃，经温度升高到170℃。随后停止供氧，并立即向实验试管中通30℃左右。然后，再次将通入气体由氮气切换为纯氧气，接实验。氧气流量同样控制为....

本文编号：4054664