煤矿封闭火区中阴燃煤体的动力学反应机理及其熄灭条件

发布时间：2024-07-07 05:44

　　我国矿区普遍面临封闭火区启封后快速复燃的问题,导致重新封闭,甚至引发瓦斯爆炸,造成重大伤亡事故。在封闭火区内的贫氧条件下,煤堆会维持阴燃燃烧。由于阴燃煤堆燃烧温度低、产气速率小,导致难以及时发现,判定火源已经熄灭的火区实际仍然存在阴燃煤堆,致使在启封后因重新供氧而迅速复燃。针对隐蔽火源,人们已对煤自燃机理及其防治手段进行了不懈的努力与探索,但煤自燃仅是阴燃煤堆的成因,目前缺乏针对阴燃煤堆燃烧特性与机理的系统研究,阻碍了高效灭火技术的研发与应用,严重影响火区的安全启封。该论文采用理论分析、物理实验与数值模拟相结合的研究方法,较为系统的研究了煤矿封闭火区中阴燃煤体的动力学反应机理及其熄灭条件,主要创新成果如下:研究了不同氧气浓度条件下阴燃煤体热解与氧化竞相反应的阶段演化特性。通过分析煤在不同氧气浓度条件下的质量变化特性,以及采用牛顿运动学分析方法分析煤的产/吸热行为,探讨了不同氧气浓度条件下煤中热解与氧化的竞相反应过程。研究表明:阴燃煤体中存在多步反应序列,包括脱水干燥、吸氧增重、脱挥发分形成半焦、煤与半焦的直接氧化、半焦缩聚生成焦炭以及焦炭氧化反应。随着氧浓度的升高,煤中各反应序列会逐渐...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1不同聚煤作用时期含煤层系及矿区自燃程度分布图

1绪论1绪论1Introduction1.1研究背景和意义（Backgroundandsignificance）煤炭工业发展“十三五”规划指出，虽然我国能源结构已进入战略性调整期，天然气、核能与可再生能源将快速发展，煤炭在一次能源消费中的比重将逐步降低，但是煤炭占我国....

图1-2沃夫·克里克三号煤矿某封闭火区内气体变化曲线

2005年1月21日，辽宁某矿在启封时发生火区爆炸，造成9人死亡。了实现火区的安全启封，必须掌握启封火区过程中快措施。众多封闭火区通常在启封后数小时内即检测到二次氧化煤的自然发火期，可排除复燃是因为启封供采空区内煤堆火源体积一般较小，如果火源完全得到多孔煤岩介质中在....

图1-3美国某封闭火区注氮后氧气浓度变化曲线

图1-3美国某封闭火区注氮后氧气浓度变化曲线OxygenchangeafternitrogeninjectioininasealedfireareaintheU无法绝对杜绝向封闭火区的漏风。在火区封闭期间，受大力的显现、通风系统的调整和密闭墙质量稳定....

图1-4聚氨酯泡沫与泥炭的阴燃燃烧Figure1-4Smolderingcombustionofpolyurethanefoamandpeat

博士学位论文应机理及其熄灭条件的研究，旨在掌握煤堆火源在贫氧环境中的动态发确阴燃煤堆彻底熄灭的临界供氧条件，为进一步规范灭火用惰气中的学制定堵漏方案及科学评价堵漏措施的有效性提供理论指导，为防止过程中快速复燃、切实保障火区安全启封提供支持，以期为煤炭行业的贡献力量。2国内外研究....

本文编号：4003242