煤矿火灾防治理论与技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤矿火灾防治理论与技术

来源：《煤炭科学技术》2016年第10期

　　煤矿火灾可能引起瓦斯和煤尘爆炸等重大事故，严重威胁着煤矿安全生产。据统计，“十二五”期间，我国煤矿共发生火灾事故15起、死亡104人，与“十一五” 期间发生44起、死亡408人相比，事故起数下降65.91％、死亡人数下降74.51％，煤矿火灾防治科技进步有力促进和支撑了煤矿火灾防治水平的提升，煤矿火灾防治形势稳步好转。但是应该清醒地认识到，我国煤矿火灾防治形势依然严峻，2013年发生 1 起由采空区自燃引发的死亡53人的特别重大瓦斯爆炸事故；2015年，又发生了 1起死亡22人的重大煤矿外因火灾事故。“十三五”时期，由采空区自燃引发的瓦斯爆炸等耦合灾害防治以及我国自燃危险性较大的西部煤田火灾防治等技术，将是煤矿火灾防治领域的研究重点。为进一步推动煤矿火灾治理研究工作的进步，促进我国煤矿安全生产形势稳步好转，本刊策划组织了“煤矿火灾防治理论与技术”专题，专题汇集了西安科技大学、中国矿业大学、中国矿业大学（北京）、辽宁工程技术大学、华北理工大学、煤科集团沈阳研究院有限公司、神华神东煤炭集团有限责任公司等单位的防灭火技术论文，系统地凝练了一批煤矿火灾防治领域具有代表性、前瞻性和创新性的科研成果，报道了煤自燃机理及早期预测预报、自燃危险区域判定、煤矿火灾气体的产生及运移特征和煤矿火灾防治技术等方面的研究进展。非常感谢各位专家在百忙之中的撰稿，特别感谢周心权教授、邓军教授、余明高教授在专题策划组织中的特别贡献！

行业视野: 安全
类别; 40个
关键词; 41位
专家; 11篇
论文; 12375IP
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煤粉碎过程中低温氧化对CO生成量的影响规律

作者(Author)：梁运涛, 王连聪, 罗海珠

摘要：为建立煤粉碎过程中比表面积增长与CO生成量之间的定量关系,以阐释粉碎后煤体发生低温氧化对CO生成量的影响规律,利用全封闭式煤样粉碎测试仪、气相色谱仪和比表面积及孔径分析仪等仪器及曲线拟合方法,分别对无氧环境和有氧环境下煤粉碎过程中比表面积增长量与CO生成量的定量对应关系进行了试验研究,建立了有氧环境下煤比表面积增长与CO生成量之间定量关系的数学推导式,掌握了低温氧化对CO生成量的影响规律。研究结果表明:无氧环境下,煤比表面积与CO生成量无定量对应关系;有氧环境下,煤粉碎过程中较容易发生低温氧化而产生CO,并且煤比表面积与CO生成量的拟合曲线为一个二次抛物线,在一定范围内随着煤的比表面积增长,CO生成量逐渐增长并最终趋于稳定。

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煤自燃早期预报指标的研究与应用

作者(Author)：陈晓坤, 于志金

摘要：为得到出实用性和可靠性更强的现场煤自燃早期预报方法,选取鸳鸯湖矿区典型煤样,通过煤自然发火试验获得了煤自燃过程主要指标气体的产生规律与特征参数,确定了以CO、C2H4作为主要的早期预报指标。结合CO的主要来源和工作面干扰气体浓度的因素,提出了上隅角CO浓度理论模型,并计算得出了体积分数为0.04%的极限指标,来预报采空区遗煤的氧化程度。基于鸳鸯湖矿区典型工作面回采期间上隅角CO浓度的观测数据,分析了上隅角CO浓度动态波动的主要原因以及与灌浆、注氮、提高推进度等防治措施的关联性。同时验证了建立的极限预报指标体系能够满足煤自燃早期预报的要求。

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基于COMSOL软件分析确定煤堆初始自燃区域

作者(Author)：齐庆杰, 王欢, 董子文, 李艳川, 李兴华

摘要：为有针对性地对不同堆放参数条件下的煤堆进行自燃防治,基于煤堆自燃理论,采用COMSOL Multiphysics5.0数值仿真软件建立煤堆自燃模型,研究了孔隙率为0.2~0.6时煤堆的最易自燃风速范围、发火期及最易自燃风速范围内煤堆初始自燃位置。结果表明:随着煤堆孔隙率的增大,煤堆自燃风速范围逐渐缩小。煤堆自然发火期的最小、最大值均呈现先增加后减小的变化趋势。在自燃风速范围内,随着风速的增大,不同孔隙率煤堆最易自燃位置呈现"左侧中部-中间中上部-右侧上部"的移动规律,且初始自燃点具有共性,均出现在相同坐标位置处。该结果可为精确定点治理煤堆自燃提供有益的参考。

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采动条件下火区有害气体运移特征分析

作者(Author)：王海燕, 田垚, 高瑞浩, 段朝阳, 王涛

摘要：针对采区上部小煤矿火区气体会直接威胁采面安全开采的问题,分析了乌海某矿火区漏风源、汇的特点,利用示踪气体分析技术,确定了小煤矿火区对主要采面的影响范围及与工作面的联通关系,进而构建了火区的物理模型及边界条件,模拟了工作面未达到火区、工作面位于火区下方、工作面越过火区3种状态下的火区CO向1604工作面的影响时间和运移规律。结果表明,工作面位于火区下方时,采空区CO较未达火区时的浓度升高提前约30 min,且工作面回风流中CO的升高量高于回风隅角;工作面越过火区后,工作面及邻近区域CO浓度上升速度加快。模拟结果与火区实际监测规律类似,可为制定采区回采计划和安全措施提供依据。

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煤仓自然发火过程高温点运移规律试验研究

作者(Author)：金永飞, 闫旭斌, 蒋志刚, 郭军, 刘文永

摘要：为得到煤仓自燃过程中高温点运移规律,预防煤仓自然发火事故的发生,运用漏风场和结构相似的大型煤低温自然发火试验台测试了松散煤体升温过程中高温点移动规律,并提出了"定期清理、降温减氧、监测监控"的综合防治措施。结果表明:高温点首先出现在煤仓高度3/5处,然后逐步在中心轴向着煤仓下部进风侧移动,同时沿着垂直中心轴朝东南向转变,最终停留在距进风侧较近的煤仓下部并向着煤仓边缘空隙率更大的位置发展。在低温阶段(100℃以内)、风量小于0.6 m3/h时,高温点在中心轴方向下降幅度更大;在高温阶段,高温点未随着风量的增大发生移动。

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深井高地温工作面煤自燃特点及预控方法研究

作者(Author)：马砺, 任立峰, 王乃国, 韩力

摘要：为解决深井开采地温高易导致煤层自燃的难题,研究了高地温工作面煤层氧化放热特性及预控方法。采用傅里叶变换红外光谱仪和大型自然发火试验装置,分别测试了高地温对煤活性官能团和自然发火期的影响;现场观测了龙固矿井2302高地温综放工作面采空区自燃危险区域。研究结果表明:地温为42℃时,煤自然发火期相比地温为20℃时缩短25 d;高地温使煤表面活性官能团数量及中间活性产物数量增加,氧化放热性显著增强;氧化升温带范增长。针对高地温对供氧、蓄热条件及其氧化放热性的影响,提出了采用堵漏和注氮气减少煤体氧化,阻化泡沫阻化煤体,压注液态二氧化碳和注胶抑制煤温升高结合的防火方法。通过在巨野矿区的现场应用,该方法有效控制了高地温综放工作面采空区煤体自燃。

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煤自燃过程中自由基变化规律特性研究

作者(Author)：朱令起, 刘聪, 王福生

摘要：为了研究在煤低温氧化过程中自由基的变化特性,选取了4种不同变质程度的煤样进行电子顺磁共振和升温氧化模拟试验。试验结果显示:不同煤种的自由基数量和CO产量存在很大的差距,褐煤CO产量最高,自由基浓度最低,贫煤反之。说明煤变质程度越低自由基数量越少,氧化过程中CO产量越大,临界温度越低,越容易自燃。因此自由基浓度也可以作为判定煤变质程度和氧化进程的指标,从微观反应揭示煤自燃氧化过程。

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近距离易自燃煤层群工作面回撤期均压防灭火技术

作者(Author)：任万兴, 郭庆, 左兵召, 王振峰

摘要：为了解决近距离易自燃煤层群工作面撤架期间因通风系统不稳定、工作面停滞时间长导致采空区浮煤自燃的问题,基于回撤的一般步骤,提出了分阶段实施均压的防灭火技术:在扩大回撤通道阶段,采用调节风门与局部通风机联合均压,以提高工作面的压能,抑制外部漏风;在设备回撤阶段,采用联合调节工作面与回风巷风门有效通风面积,使得风门通风面积小于工作面有效通风面积,从而减少内部漏风。建立了分阶段实施均压防灭火前后工作面风阻的数学模型,推导了2个阶段均压调节的基本原理,给出了设备回撤阶段调压的条件。该技术成功应用于张双楼煤矿的9421综采工作面,使回撤期回风流CO体积分数从40×10-6降低至10×10-6。

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