小煤窯自燃采空區(qū)滅火過程中氣體變化規(guī)律研究.pdf

1、礦井火災(zāi)在世界各地均有發(fā)生，我國的火勢較為嚴(yán)重。小煤窯開采歷史久遠(yuǎn)，采用房柱式或以掘代采的簡易開采方式，回采率低、遺煤多，巷道相互溝通，長期漏風(fēng)供氧產(chǎn)生了多處煤層自燃火區(qū)，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境。因此，治理小煤窯自燃火災(zāi)迫在眉睫。在治理過程中，火區(qū)動態(tài)信息監(jiān)測是火災(zāi)防治的關(guān)鍵技術(shù)，可指導(dǎo)滅火施工進(jìn)程，為滅火工程效果評價和火區(qū)驗收提供重要依據(jù)。然而，煤的熄滅是一個極其復(fù)雜的、動態(tài)變化的物理化學(xué)過程。因此，研究滅火過程中氣體的變

2、化規(guī)律有助于全面掌握火區(qū)動態(tài)。
　　 為此，本論文對該問題進(jìn)行了一定的探索和嘗試，在廣泛查閱中外文獻(xiàn)和系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果基礎(chǔ)上，采用理論分析、實驗?zāi)M、現(xiàn)場實踐相結(jié)合的方法，分析了小煤窯自燃火災(zāi)成因、特點及其影響因素；由于實際滅火過程中火災(zāi)氣體影響因素眾多、難以跟蹤測定，因而設(shè)計、建造了中型煤自燃及防滅火模擬測試系統(tǒng)，來模擬現(xiàn)場的蓄熱情況、漏風(fēng)狀況、浮煤粒度和厚度，采取隔氧降溫和添加阻化劑防滅火方法，并跟蹤測定整個過程中溫度和

3、氣體的變化情況；利用該系統(tǒng)對窯坪礦煤樣進(jìn)行了實驗研究和分析。
　　 主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　 1、研究煤自燃過程及其影響因素，結(jié)合小煤窯開采方式，總結(jié)了小煤窯自燃火區(qū)的特點。
　　 2、在分析小煤窯自燃火區(qū)特點的基礎(chǔ)上，研制了高自動化的煤自燃及防滅火模擬測試系統(tǒng)，可模擬不同粒度、不同漏風(fēng)強(qiáng)度下煤從自燃到熄滅的全過程，以及各種氣體隨溫度的變化規(guī)律。
　　 3、對窯坪煤樣進(jìn)行模擬實驗，分別采取隔氧降溫和

4、添加阻化劑防滅火技術(shù)，研究降溫過程中各氣體及氣體比值變化規(guī)律，并對各指標(biāo)進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)度分析。實驗得出：滅火過程中，CO和H2隨溫度變化按指數(shù)規(guī)律變化；各氣體對CO關(guān)聯(lián)序為：CO2>H2>CO/H2>CO/CO2>CH4/C2H6>CH4；首次應(yīng)用H2衡量火區(qū)熄滅程度。
　　 4、根據(jù)窯坪煤礦現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，分析了H2、CO、H2/CO以及CO2/CO隨溫度變化規(guī)律，驗證了實驗?zāi)M規(guī)律及H2與CO的相關(guān)性，得出火區(qū)熄滅過程中H2和