瓦斯气氛下煤的自燃特性及防治实践
发布时间：2021-07-24 15:26
矿井开采过程中容易发生瓦斯爆炸和煤层自燃等灾害事故,且两种灾害有着密切的相关性,近年来发生的多起煤矿重特大瓦斯爆炸事故都是由于煤自燃引发的。虽然目前针对煤自燃特性的研究较多,但研究成果多以不含瓦斯的煤自燃特性为主,对瓦斯气氛下煤自燃特性研究较少。本文以煤与气体的吸附作用为理论分析基础,通过对煤与含瓦斯混合气体的物理吸附特性、煤氧化热特性、煤氧化耗氧特性、氧化产物生成特性、动力学特性等参数指标进行系统研究,利用COMSOL模拟软件对瓦斯涌出强度、通风量、通风阻力等因素耦合作用下煤自燃特性进行数值模拟分析,结合东林煤矿的现场防治案例,对高瓦斯矿井的自燃综合治理技术进行研究,论文取得的成果和贡献如下。采用色谱吸氧测试仪、热重分析仪对5种不同挥发分煤的物理吸氧特性和含瓦斯混合气体的物理吸附特性进行了实验研究,结果表明:煤的物理吸氧量与挥发分之间呈现“抛物线型”对应关系,即随着挥发分的增加,煤对氧气的物理吸氧量呈现先减少再增加的趋势;瓦斯浓度升高,煤对混合气体的吸附量增大,物理吸附放出的热量就越大。对不同瓦斯浓度和不同挥发分下煤的热特性、耗氧特性进行了实验研究和动力学分析,结果表明:随着瓦斯浓度...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
固体表面和内部质点受力示意图
图 2.3 STA449F3 同步热分析仪Figure 2.3 STA449F3 synchronous thermal analyzer样放入铝坩埚，通入氮气对煤样进行吹扫 1 h入流量为 60 ml/min 的不同瓦斯浓度的混合气为 30 min。为确保实验的真实性，每个实验做与分析的物理吸附特征吸氧量与挥发分间的对应关系，从图中可以看抛物线”型的对应关系，即随着挥发分的降低，势。于不凡[34]统计了顿巴斯煤矿不同挥发分煤3]等分别通过实验研究和模拟分析的手段，研，本实验研究结果与其一致，说明煤对氧气面性质和孔隙结构相关，而煤的孔隙结构与
计要求配制所需瓦斯浓度的混合气体，并经气相色谱检测分析仪的进出口气路；件测试系统，设计的测试温度为 35℃-200 ℃，升温速率为为 60 ml/min，保护气（N2）的流量为 60 ml/min）；有一定瓦斯浓度的混合气体，实验完成后采集煤样在测热量等参数数据。气氛下的热重实验与此步骤相同。为确保实验的真实性平均值。率测试设备是体现煤低温氧化反应能力的重要指标[129-130]，通过研究煤的耗氧速率来研究煤的自燃倾向性。的耗氧速率采用自制的煤自燃程序升温仪进行测试，装置部分组成：用于检测氧化生成气体的气相色谱仪、对采工作站、发生煤氧化反应的反应装置及控温装置、供气系
【参考文献】：
期刊论文
[1]再论煤炭的科学开采[J]. 钱鸣高,许家林,王家臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]煤矿热动力灾害及特性[J]. 王德明. 煤炭学报. 2018(01)
[3]水对采空区遗煤吸附电厂烟气影响的理论计算[J]. 金智新,武司苑,邓存宝,戴凤威,王雪峰. 燃料化学学报. 2017(09)
[4]热重实验条件下不同氧气浓度对煤自燃反应能级的实验研究[J]. 屈丽娜,刘琦. 中国安全生产科学技术. 2017(08)
[5]采场气体涌出与煤自燃的动态数值模拟研究[J]. 董子文,刘爱群,齐庆杰,于文惠,滕广平. 中国安全科学学报. 2017(07)
[6]瓦斯异常区煤自燃特性参数实验研究[J]. 王伟峰,葛令建,任晓东,冯浩,张志鹏. 能源与环保. 2017(04)
[7]不同自燃性煤氧化阶段的表征差异[J]. 余明高,袁壮,褚廷湘,郭品坤,郑凯. 重庆大学学报. 2017(02)
[8]不同堆放条件下煤堆压实最低不适用风速研究[J]. 董子文,吴宪,齐庆杰,郑丹. 热能动力工程. 2016(10)
[9]不同自燃倾向性煤自燃氧化特性试验研究[J]. 余明高,袁壮,褚廷湘,郭品坤,郑凯. 火灾科学. 2016(03)
[10]煤炭自燃过程物理吸附氧的数值模拟[J]. 俞梁炳,梁晓瑜. 中国计量大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]惰性气体抑制煤自燃氧化升温机理的实验研究[D]. 郭志国.中国矿业大学(北京) 2017
[2]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
[3]煤自燃特性宏观表征参数及测试方法研究[D]. 许延辉.西安科技大学 2014
[4]采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D]. 余陶.中国科学技术大学 2014
[5]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
[6]含瓦斯风流对煤自燃氧化特性影响的理论及应用研究[D]. 宋万新.中国矿业大学 2012
[7]煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D]. 张嬿妮.西安科技大学 2012
[8]煤最短自然发火期测试及煤堆自燃防治技术研究[D]. 杨永良.中国矿业大学 2009
[9]煤自燃倾向性的氧化动力学测试方法研究[D]. 仲晓星.中国矿业大学 2008
[10]煤对CH4、N2、CO2及多组分气体吸附的研究[D]. 崔永君.煤炭科学研究总院 2003
硕士论文
[1]变氧浓度环境下煤自燃特性实验研究[D]. 袁林.西安科技大学 2014
[2]柔性掩护支架开采自燃防控技术研究[D]. 骆大勇.安徽理工大学 2008
[3]煤孔隙结构和煤对气体吸附特性研究[D]. 孟宪明.山东科技大学 2007
[4]高瓦斯煤层自燃火灾防治技术研究[D]. 毛占利.西安科技大学 2006
本文编号：3300915
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
固体表面和内部质点受力示意图
图 2.3 STA449F3 同步热分析仪Figure 2.3 STA449F3 synchronous thermal analyzer样放入铝坩埚，通入氮气对煤样进行吹扫 1 h入流量为 60 ml/min 的不同瓦斯浓度的混合气为 30 min。为确保实验的真实性，每个实验做与分析的物理吸附特征吸氧量与挥发分间的对应关系，从图中可以看抛物线”型的对应关系，即随着挥发分的降低，势。于不凡[34]统计了顿巴斯煤矿不同挥发分煤3]等分别通过实验研究和模拟分析的手段，研，本实验研究结果与其一致，说明煤对氧气面性质和孔隙结构相关，而煤的孔隙结构与
计要求配制所需瓦斯浓度的混合气体，并经气相色谱检测分析仪的进出口气路；件测试系统，设计的测试温度为 35℃-200 ℃，升温速率为为 60 ml/min，保护气（N2）的流量为 60 ml/min）；有一定瓦斯浓度的混合气体，实验完成后采集煤样在测热量等参数数据。气氛下的热重实验与此步骤相同。为确保实验的真实性平均值。率测试设备是体现煤低温氧化反应能力的重要指标[129-130]，通过研究煤的耗氧速率来研究煤的自燃倾向性。的耗氧速率采用自制的煤自燃程序升温仪进行测试，装置部分组成：用于检测氧化生成气体的气相色谱仪、对采工作站、发生煤氧化反应的反应装置及控温装置、供气系
【参考文献】：
期刊论文
[1]再论煤炭的科学开采[J]. 钱鸣高,许家林,王家臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]煤矿热动力灾害及特性[J]. 王德明. 煤炭学报. 2018(01)
[3]水对采空区遗煤吸附电厂烟气影响的理论计算[J]. 金智新,武司苑,邓存宝,戴凤威,王雪峰. 燃料化学学报. 2017(09)
[4]热重实验条件下不同氧气浓度对煤自燃反应能级的实验研究[J]. 屈丽娜,刘琦. 中国安全生产科学技术. 2017(08)
[5]采场气体涌出与煤自燃的动态数值模拟研究[J]. 董子文,刘爱群,齐庆杰,于文惠,滕广平. 中国安全科学学报. 2017(07)
[6]瓦斯异常区煤自燃特性参数实验研究[J]. 王伟峰,葛令建,任晓东,冯浩,张志鹏. 能源与环保. 2017(04)
[7]不同自燃性煤氧化阶段的表征差异[J]. 余明高,袁壮,褚廷湘,郭品坤,郑凯. 重庆大学学报. 2017(02)
[8]不同堆放条件下煤堆压实最低不适用风速研究[J]. 董子文,吴宪,齐庆杰,郑丹. 热能动力工程. 2016(10)
[9]不同自燃倾向性煤自燃氧化特性试验研究[J]. 余明高,袁壮,褚廷湘,郭品坤,郑凯. 火灾科学. 2016(03)
[10]煤炭自燃过程物理吸附氧的数值模拟[J]. 俞梁炳,梁晓瑜. 中国计量大学学报. 2016(03)
博士论文
[1]惰性气体抑制煤自燃氧化升温机理的实验研究[D]. 郭志国.中国矿业大学(北京) 2017
[2]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
[3]煤自燃特性宏观表征参数及测试方法研究[D]. 许延辉.西安科技大学 2014
[4]采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治机理与技术研究[D]. 余陶.中国科学技术大学 2014
[5]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
[6]含瓦斯风流对煤自燃氧化特性影响的理论及应用研究[D]. 宋万新.中国矿业大学 2012
[7]煤氧化自燃微观特征及其宏观表征研究[D]. 张嬿妮.西安科技大学 2012
[8]煤最短自然发火期测试及煤堆自燃防治技术研究[D]. 杨永良.中国矿业大学 2009
[9]煤自燃倾向性的氧化动力学测试方法研究[D]. 仲晓星.中国矿业大学 2008
[10]煤对CH4、N2、CO2及多组分气体吸附的研究[D]. 崔永君.煤炭科学研究总院 2003
硕士论文
[1]变氧浓度环境下煤自燃特性实验研究[D]. 袁林.西安科技大学 2014
[2]柔性掩护支架开采自燃防控技术研究[D]. 骆大勇.安徽理工大学 2008
[3]煤孔隙结构和煤对气体吸附特性研究[D]. 孟宪明.山东科技大学 2007
[4]高瓦斯煤层自燃火灾防治技术研究[D]. 毛占利.西安科技大学 2006
本文编号：3300915
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