高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃预警研究
发布时间：2021-07-08 14:33
高瓦斯易自燃煤层采空区煤自燃与瓦斯灾害并存,采空区遗煤自燃会引发采空区残余瓦斯燃烧,当采空区瓦斯浓度在爆炸极限内时,甚至会引发瓦斯爆炸,给煤矿的安全生产带来极大威胁。本文通过实验、智能计算和理论分析相结合的方法,分析了瓦斯对煤自燃特性的影响,建立了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃危险性评价模型,确定了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃预警指标,并采用多指标综合预警方法建立了采空区遗煤自燃预警模型,开发出采空区遗煤自燃预警系统。取得的主要研究成果如下:（1）采用程序升温实验系统,分析了瓦斯对松散煤体自燃特性的影响。结果表明,混合气流中CH4体积分数相同时,O2体积分数减少,则煤样的交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的氧化产物越少;混合气流中02体积分数相同时,CH4体积分数增加,则煤样的交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的氧化产物减少。此外,煤样内吸附的瓦斯含量增加,其交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的主要氧化产物CO减少。在进行高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃预警时,不能仅以新鲜风流条件下煤自燃特性为依据,需综合不同气体组分混合气流条件下的实验结果。（2）通过文献调查、现场...
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２００７－２０１７年中国原煤产量??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｃｏａｌ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｉｉｉ?２００７－２０１７??
方案一：气瓶混合法。在瓦斯气瓶、氧气瓶和氮气瓶出口处连接一个流量计，??通过四通将气体混合，在混合气体的流经途径上，连接流量计，利用气瓶本身的??压力，将混合气体导入煤样罐，如图２．１所示。??§?Ｉ?Ｉ??ｉａ．?＼＼?［］?；０?Ｑ?ｉｓ???１４??卜９??１３??１??１高压气罐２减压阀３稳压阀４稳流阀５压力表６气阻７流量计８进气口?９气体预热管??１０煤样灌１１温度传感器１２出气口?１３程序升温箱１４温度釆集与控制系统１５气相色谱仪??图２．１方案一实验装置设计图??Ｆｉｇ．２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｓｃｈｅｍｅ?１??该方案存在两个问题：（ｉ）在配气调试时发现，流经煤样罐入口的气流组分??不恒定，无法保证混合气体的精度；（２）高压气瓶直接与煤样罐相连，如果发生??瓦斯爆炸事故，有导致气瓶爆炸的危险。??方案二：混合气袋法。将０２、Ｎ２、ＣＨ４按照计算好的体积通入气袋，在气袋??中充分混合，将气袋放入储水罐中，在储水罐内通水，利用储水罐的水压将气袋??里的混合气体挤入煤样罐中，如图２－２。??（１）
方案一：气瓶混合法。在瓦斯气瓶、氧气瓶和氮气瓶出口处连接一个流量计，??通过四通将气体混合，在混合气体的流经途径上，连接流量计，利用气瓶本身的??压力，将混合气体导入煤样罐，如图２．１所示。??§?Ｉ?Ｉ??ｉａ．?＼＼?［］?；０?Ｑ?ｉｓ???１４??卜９??１３??１??１高压气罐２减压阀３稳压阀４稳流阀５压力表６气阻７流量计８进气口?９气体预热管??１０煤样灌１１温度传感器１２出气口?１３程序升温箱１４温度釆集与控制系统１５气相色谱仪??图２．１方案一实验装置设计图??Ｆｉｇ．２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｓｃｈｅｍｅ?１??该方案存在两个问题：（ｉ）在配气调试时发现，流经煤样罐入口的气流组分??不恒定，无法保证混合气体的精度；（２）高压气瓶直接与煤样罐相连，如果发生??瓦斯爆炸事故，有导致气瓶爆炸的危险。??方案二：混合气袋法。将０２、Ｎ２、ＣＨ４按照计算好的体积通入气袋，在气袋??中充分混合，将气袋放入储水罐中，在储水罐内通水，利用储水罐的水压将气袋??里的混合气体挤入煤样罐中，如图２－２。??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于熵权TOPSIS法与ARIMA模型的四川省耕地生态安全动态预测预警[J]. 李政,何伟,潘洪义,陈林. 水土保持研究. 2018(03)
[2]水环境承载力中长期预警研究——以昆明市为例[J]. 崔丹,陈馨,曾维华. 中国环境科学. 2018(03)
[3]基于AHPSO-SVM的农产品冷链物流质量安全预警模型[J]. 杨玮,偶雅楠,岳婷,杨甜,李沁. 包装工程. 2018(05)
[4]煤自燃危险区域高密度网络化监测预警系统设计与应用[J]. 王伟峰,邓军,侯媛彬. 煤炭技术. 2018(03)
[5]煤矿安全预警与管理系统设计[J]. 肖镞. 煤炭技术. 2018(03)
[6]基于贝叶斯网络的长江航运安全状况监测模型研究[J]. 陈朝,张庆年,殷月,孙可朝. 交通运输研究. 2017(06)
[7]基于FA-Logistic的煤矿瓦斯突出事故安全预警研究[J]. 兰国辉,余保华,陈亚树,李恕洲. 工业安全与环保. 2017(10)
[8]机械力作用下煤结构破断CO释放规律及自燃预测指标修正方法[J]. 余明高,解俊杰,贾海林. 中国矿业大学学报. 2017(04)
[9]瓦斯异常区煤自燃特征气体随煤温演变规律实验研究[J]. 王伟峰,冯浩,葛令建,张志鹏. 煤炭技术. 2017(06)
[10]变氧环境下林南仓矿煤自燃早期预测模型[J]. 赵欢欢,朱令起,张杉,李慧,胡立新,孙昕彤. 煤炭与化工. 2017(05)
博士论文
[1]同煤集团煤矿安全预警与应急救援能力评价方法研究[D]. 王存权.中国矿业大学(北京) 2017
[2]基于计算智能的煤矿自然发火预警研究[D]. 孟倩.中国矿业大学 2015
[3]神东矿区综采工作面采空区常温条件下CO产生与运移规律研究及应用[D]. 吴玉国.太原理工大学 2015
[4]瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理研究[D]. 夏同强.中国矿业大学 2015
[5]井工金矿采选过程安全预警系统构建及应用研究[D]. 郭健.中国地质大学 2014
[6]大倾角易自燃煤层综放开采自燃防治技术研究[D]. 吴宪.辽宁工程技术大学 2014
[7]煤矿瓦斯爆炸灾害态势评估与预警研究[D]. 念其锋.中南大学 2014
[8]煤矿开采引起的采空区瓦斯与煤自燃共生灾害研究[D]. 高洋.中国矿业大学（北京） 2014
[9]煤矿建设项目安全预警评价体系研究[D]. 都基安.中国矿业大学 2013
[10]综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术[D]. 曹凯.中国矿业大学 2013
本文编号：3271754
【文章来源】：安徽理工大学安徽省
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?２００７－２０１７年中国原煤产量??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｃｏａｌ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｉｉｉ?２００７－２０１７??
方案一：气瓶混合法。在瓦斯气瓶、氧气瓶和氮气瓶出口处连接一个流量计，??通过四通将气体混合，在混合气体的流经途径上，连接流量计，利用气瓶本身的??压力，将混合气体导入煤样罐，如图２．１所示。??§?Ｉ?Ｉ??ｉａ．?＼＼?［］?；０?Ｑ?ｉｓ???１４??卜９??１３??１??１高压气罐２减压阀３稳压阀４稳流阀５压力表６气阻７流量计８进气口?９气体预热管??１０煤样灌１１温度传感器１２出气口?１３程序升温箱１４温度釆集与控制系统１５气相色谱仪??图２．１方案一实验装置设计图??Ｆｉｇ．２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｓｃｈｅｍｅ?１??该方案存在两个问题：（ｉ）在配气调试时发现，流经煤样罐入口的气流组分??不恒定，无法保证混合气体的精度；（２）高压气瓶直接与煤样罐相连，如果发生??瓦斯爆炸事故，有导致气瓶爆炸的危险。??方案二：混合气袋法。将０２、Ｎ２、ＣＨ４按照计算好的体积通入气袋，在气袋??中充分混合，将气袋放入储水罐中，在储水罐内通水，利用储水罐的水压将气袋??里的混合气体挤入煤样罐中，如图２－２。??（１）
方案一：气瓶混合法。在瓦斯气瓶、氧气瓶和氮气瓶出口处连接一个流量计，??通过四通将气体混合，在混合气体的流经途径上，连接流量计，利用气瓶本身的??压力，将混合气体导入煤样罐，如图２．１所示。??§?Ｉ?Ｉ??ｉａ．?＼＼?［］?；０?Ｑ?ｉｓ???１４??卜９??１３??１??１高压气罐２减压阀３稳压阀４稳流阀５压力表６气阻７流量计８进气口?９气体预热管??１０煤样灌１１温度传感器１２出气口?１３程序升温箱１４温度釆集与控制系统１５气相色谱仪??图２．１方案一实验装置设计图??Ｆｉｇ．２．１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｓｃｈｅｍｅ?１??该方案存在两个问题：（ｉ）在配气调试时发现，流经煤样罐入口的气流组分??不恒定，无法保证混合气体的精度；（２）高压气瓶直接与煤样罐相连，如果发生??瓦斯爆炸事故，有导致气瓶爆炸的危险。??方案二：混合气袋法。将０２、Ｎ２、ＣＨ４按照计算好的体积通入气袋，在气袋??中充分混合，将气袋放入储水罐中，在储水罐内通水，利用储水罐的水压将气袋??里的混合气体挤入煤样罐中，如图２－２。??（１）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于熵权TOPSIS法与ARIMA模型的四川省耕地生态安全动态预测预警[J]. 李政,何伟,潘洪义,陈林. 水土保持研究. 2018(03)
[2]水环境承载力中长期预警研究——以昆明市为例[J]. 崔丹,陈馨,曾维华. 中国环境科学. 2018(03)
[3]基于AHPSO-SVM的农产品冷链物流质量安全预警模型[J]. 杨玮,偶雅楠,岳婷,杨甜,李沁. 包装工程. 2018(05)
[4]煤自燃危险区域高密度网络化监测预警系统设计与应用[J]. 王伟峰,邓军,侯媛彬. 煤炭技术. 2018(03)
[5]煤矿安全预警与管理系统设计[J]. 肖镞. 煤炭技术. 2018(03)
[6]基于贝叶斯网络的长江航运安全状况监测模型研究[J]. 陈朝,张庆年,殷月,孙可朝. 交通运输研究. 2017(06)
[7]基于FA-Logistic的煤矿瓦斯突出事故安全预警研究[J]. 兰国辉,余保华,陈亚树,李恕洲. 工业安全与环保. 2017(10)
[8]机械力作用下煤结构破断CO释放规律及自燃预测指标修正方法[J]. 余明高,解俊杰,贾海林. 中国矿业大学学报. 2017(04)
[9]瓦斯异常区煤自燃特征气体随煤温演变规律实验研究[J]. 王伟峰,冯浩,葛令建,张志鹏. 煤炭技术. 2017(06)
[10]变氧环境下林南仓矿煤自燃早期预测模型[J]. 赵欢欢,朱令起,张杉,李慧,胡立新,孙昕彤. 煤炭与化工. 2017(05)
博士论文
[1]同煤集团煤矿安全预警与应急救援能力评价方法研究[D]. 王存权.中国矿业大学(北京) 2017
[2]基于计算智能的煤矿自然发火预警研究[D]. 孟倩.中国矿业大学 2015
[3]神东矿区综采工作面采空区常温条件下CO产生与运移规律研究及应用[D]. 吴玉国.太原理工大学 2015
[4]瓦斯与煤自燃多场耦合致灾机理研究[D]. 夏同强.中国矿业大学 2015
[5]井工金矿采选过程安全预警系统构建及应用研究[D]. 郭健.中国地质大学 2014
[6]大倾角易自燃煤层综放开采自燃防治技术研究[D]. 吴宪.辽宁工程技术大学 2014
[7]煤矿瓦斯爆炸灾害态势评估与预警研究[D]. 念其锋.中南大学 2014
[8]煤矿开采引起的采空区瓦斯与煤自燃共生灾害研究[D]. 高洋.中国矿业大学（北京） 2014
[9]煤矿建设项目安全预警评价体系研究[D]. 都基安.中国矿业大学 2013
[10]综放采空区遗煤自然发火规律及高效防治技术[D]. 曹凯.中国矿业大学 2013
本文编号：3271754
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