古山矿西翼065-2煤层自燃特性实验研究

论文摘要

煤层自燃问题一直困扰着我国煤矿的安全生产,威胁着矿工的生命安全,严重影响着煤炭工业发展。由于实际条件下煤自燃过程的复杂性,并且煤自燃的自身特性和外部条件都是不停的随着环境而改变的,使得煤层自燃特性与自然发火预测预报技术的发展受到严重制约。本论文应用辽宁工程技术大学安全实验室的TENSOR27型傅利叶变换红外光谱仪、STA449C型TG/DAT综合热重分析仪和型号为SK-2.5-13T的管式电阻炉等设备,采用理论与实验相结合的研究方法,对古山矿三井065-2煤层煤样自然发火特性进行了研究,得出如下结论:（1）采用热重分析技术研究了古山矿065-2煤层自然发火特征温度,建立了065-2工作面煤层自然发火热重反应动力学模型,获得自然发火活化能等动力学参数,通过活化能指标判定了煤的自燃倾向性,计算煤层的自然发火期。（2）采用TG-FTIR联用技术研究065-2工作面煤样的自燃指标气体的远红外光谱特性,得到煤层低温氧化气体产物H2O、CO2、CO、CH4和C2H4的生成温度范围,建立了以CO为主、C2H4为辅的自然发火指标气体体系。（3）以热分析动力学为基础,结合古山矿065-2工作面、丝碳层两个煤样的热重实验,计算了两个煤样添加不同配比阻化剂与原煤样的动力学参数,找出了FR-1泡沫阻化剂在古山矿的最佳配比参数为1:2.

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 古山煤矿三井自然发火特点
• 1.1.2 古山煤矿三井自燃火灾防治存在的主要问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 煤自燃机理研究现状
• 1.2.2 煤层自然发火预测预报技术研究现状
• 1.2.3 煤的自燃倾向性与自然发火期
• 1.2.4 煤自燃阻化技术研究
• 1.3 课题研究方案
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 技术路线图
• 2 古山煤矿065-2 综放工作面煤层自然发火特性实验研究
• 2.1 古山065-2 综放工作面煤层自然发火热重特性
• 2.1.1 实验煤样的采集与制备
• 2.1.2 实验仪器与测试方法
• 2.1.3 煤低温氧化─自然发火特征温度分析
• 2.2 古山矿065-2 煤层自然发火热重反应动力学参数确定
• 2.2.1 热重反应动力学方程的建立
• 2.2.2 动力学参数求解原理
• 2.2.3 典型煤层自然发火热重反应动力学参数的确定与分析
• 2.3 升温速率对煤自燃倾向性的影响
• 2.3.1 热重曲线与特征温度
• 2.3.2 动力学参数的确定
• 2.3.3 结论
• 2.4 基于化学反应活化能的065-2 工作面煤层自然发火期的确定
• 2.5 本章小结
• 3 古山065-2 综放工作面煤层自燃指标气体红外光谱实验研究
• 3.1 傅立叶变换红外光谱分析的基本原理
• 3.2 红外气体分析仪系统组成及工作原理
• 3.2.1 系统组成
• 3.2.2 红外线分析仪工作原理
• 3.2.3 红外光谱仪的发展历程及特点
• 3.3 实验仪器与测试方法
• 3.4 典型煤层自燃指标气体远红外光谱特性
• 3.5 煤样氧化自燃标志性气体的浓度与温度的关系
• 3.5.1 预报模型的建立方法
• 3.5.2 一氧化碳浓度与温度的关系
• 3.5.3 甲烷浓度与温度的关系
• 3.5.4 乙烯浓度与温度的关系
• 3.6 本章小结
• 4 古山煤矿阻化剂阻化效果技术参数实验研究
• 4.1 煤氧化燃烧反应的动力学模型
• 4.1.1 煤着火活化能的概念
• 4.1.2 煤氧化燃烧反应的动力学模型求解
• 4.2 实验仪器和条件
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 热重特性分析
• 4.3.2 机理函数的确定
• 4.3.3 动力学参数求解
• 4.3.4 阻化剂的最佳配比参数
• 4.4 阻化剂的现场应用
• 4.4.1 火区探测方法与标准
• 4.4.2 火区治理技术措施
• 4.4.3 火区治理与熄灭效果
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集