為了探索礦井瓦斯與煤自燃共生災(zāi)害防控關(guān)鍵科學(xué)問題,研發(fā)智能化技術(shù)裝備,保障高瓦斯易燃煤層安全開采,基于共生災(zāi)害多尺度、多時空、多物理化學(xué)場耦合的復(fù)雜演化過程,從瓦斯對煤炭氧化自燃的抑制和煤自燃對瓦斯爆炸極限的影響2個方面,分析共生災(zāi)害的耦合關(guān)系;考慮煤層瓦斯抽采過程中煤基質(zhì)瓦斯-擴(kuò)散-滲流、裂隙瓦斯-空氣混流以及煤體吸附/解吸引起的煤基質(zhì)變形過程,建立瓦斯抽采流-固耦合模型和煤自燃發(fā)火流-固-熱耦合模型,揭示共生災(zāi)害致災(zāi)機(jī)制;歸納總結(jié)瓦斯與煤自燃共生災(zāi)害防控理論和技術(shù),展望未來的發(fā)展趨勢。研究結(jié)果表明:瓦斯與煤自燃共生災(zāi)害的發(fā)生是裂隙場內(nèi)漏風(fēng)氧氣場、蓄熱溫度場、瓦斯分布場等多場耦合在時間維度上積累的結(jié)果,對其防控的關(guān)鍵在于共生災(zāi)害動態(tài)風(fēng)險精準(zhǔn)識別、實時預(yù)警和響應(yīng)措施的快速執(zhí)行。 

【文章來源】：中國安全科學(xué)學(xué)報. 2020,30(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

煤炭氧化自燃過程

瓦斯與煤自燃共生災(zāi)害耦合特征

或因采空區(qū)漏風(fēng)及瓦斯抽采等因素的影響，遺煤出現(xiàn)氧化自燃現(xiàn)象，可能引發(fā)瓦斯爆炸或爆燃事故。煤炭氧化自燃產(chǎn)生的CO、C2H4、C2H2等主要指標(biāo)性氣體對瓦斯爆炸極限具有重要影響，CO混入CH4氣體后，爆炸上限增大，下限減小，大大擴(kuò)大了爆炸范圍，同時，新鮮空氣不斷在發(fā)火區(qū)與非發(fā)火區(qū)之間進(jìn)行熱量對流和交換，增大了瓦斯爆炸發(fā)生的可能性[10]。隨著遺煤氧化自燃產(chǎn)生的CO、C2H4、C2H2等氣體濃度的增加，CH4消耗速率降低，促進(jìn)了CO和CO2生成，CH4爆炸反應(yīng)延遲時間有所增加，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)敏感性下降[11]，臨界氧體積分?jǐn)?shù)下降，在富氧狀態(tài)下，爆炸強(qiáng)度增強(qiáng)。CO對CH4爆炸產(chǎn)生的H*、OH*、CH2O*等3種自由基發(fā)射光譜參數(shù)和壓力參數(shù)的影響經(jīng)歷了由弱變強(qiáng)再變?nèi)醯倪^程[12]。因此，瓦斯氣體中混入大量煤自燃指標(biāo)氣體后，混合氣體的爆炸極限發(fā)生了改變，煤自燃產(chǎn)熱為瓦斯爆炸提供了熱源，并產(chǎn)生火風(fēng)壓，改變了瓦斯空間分布，增大了瓦斯爆炸的可能性和爆炸強(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3619057