我國近距離煤層群復(fù)合采空區(qū)煤自然發(fā)火問題嚴重,對礦井安全生產(chǎn)威脅很大,是煤礦安全領(lǐng)域的研究重點與難點。論文根據(jù)雙鴨山礦區(qū)復(fù)合采空區(qū)現(xiàn)場實際條件,針對近距離煤層群復(fù)合采空區(qū)內(nèi)遺煤反復(fù)氧化及浸水風(fēng)干等特點,研究并提出了近距離煤層復(fù)合采空區(qū)煤自燃機理、自燃特性參數(shù)及氣體變化規(guī)律的多種計算分析方法;構(gòu)建了工作面動態(tài)推進條件下,復(fù)合采空區(qū)煤自燃的模型,通過數(shù)值模擬掌握了復(fù)合采空區(qū)上、下煤層開采過程中溫度場的時空演化規(guī)律,從而實現(xiàn)了對其自燃過程的預(yù)測及超前預(yù)報。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了以堵漏、控風(fēng)與快速惰化降溫為一體的近距離煤層復(fù)合采空區(qū)煤自燃防治的綜合方法。主要取得了以下研究成果:(1)復(fù)合采空區(qū)遺煤反復(fù)氧化,致使其自燃機理和過程呈現(xiàn)特殊性。對比分析了原煤樣及預(yù)氧化煤樣自燃規(guī)律和特性。結(jié)果表明:預(yù)氧化煤體自燃過程CO、C2H4、耗氧量等指標發(fā)生突變的時刻較原煤提前近50%。表觀活化能減少40%,絕熱自然發(fā)火期縮短近1/2時間。(2)分析了預(yù)氧化程度對煤自燃過程的影響得出:不同預(yù)氧化程度煤樣的TG曲線變化趨勢基本一致。隨著預(yù)氧化程度的加深,相比于原煤,二次氧化煤樣的自燃特征溫度呈現(xiàn)先降低后增加趨勢,預(yù)氧化煤...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖2.1絕熱氧化升溫實驗系統(tǒng)原理圖

ish[103]通過絕熱爐對煤自燃傾向性進行研究得到煤20到57oC）的實驗表明，時間-溫度效應(yīng)對反應(yīng)動，初始反應(yīng)速率主要是非Arrhenius的，但是會在行為�；诜磻�(yīng)點可用性，推導(dǎo)出一個低溫段的動氧化實驗已經(jīng)作為研究煤自燃特性的重要方法。發(fā)火在低溫階段煤的放熱強度小、....

圖2.2絕熱氧化升溫實驗系統(tǒng)實物圖

與條件實驗系統(tǒng)由絕熱氧化裝置、供氣系統(tǒng)和溫度檢測與控制使煤自燃時熱量損失達到最小，供氣系統(tǒng)使實驗試管內(nèi)，溫度采集系統(tǒng)對煤的溫度能夠進行實時在線采集。煤與實物圖如圖2.1和2.2所示。圖2.1絕熱氧化升溫實驗系統(tǒng)原理圖

圖2.3實驗試管實驗試管放置于控溫箱中，控溫箱為長方體，其內(nèi)部有效尺寸：長為800mm、寬

西安科技大學(xué)博士學(xué)位論文四氟乙烯管，進氣管直通到容器底部，出氣管僅通往容器蓋內(nèi)。在實驗試置A、B、C三個測點，均位于中心軸位置，三個測點依次距底部：A為150mm、C為250mm。分別在三個測點處布置有溫度傳感器和氣體束管采用于溫度的監(jiān)測和氣體的采集。

圖2.4純氧條件下煤絕熱氧化過程溫度隨時間變化曲線

2煤二次氧化自燃特性研究為300mL/min，記錄煤樣一次絕熱氧化的溫度隨時間變化析其成分和含量。在實驗中，煤樣起始溫度為29.63℃，經(jīng)溫度升高到170℃。隨后停止供氧，并立即向?qū)嶒炘嚬苤型?0℃左右。然后，再次將通入氣體由氮氣切換為純氧氣，接實驗。氧氣流量同樣控制為....

本文編號：4054664