我國礦區(qū)普遍面臨封閉火區(qū)啟封后快速復燃的問題,導致重新封閉,甚至引發(fā)瓦斯爆炸,造成重大傷亡事故。在封閉火區(qū)內(nèi)的貧氧條件下,煤堆會維持陰燃燃燒。由于陰燃煤堆燃燒溫度低、產(chǎn)氣速率小,導致難以及時發(fā)現(xiàn),判定火源已經(jīng)熄滅的火區(qū)實際仍然存在陰燃煤堆,致使在啟封后因重新供氧而迅速復燃。針對隱蔽火源,人們已對煤自燃機理及其防治手段進行了不懈的努力與探索,但煤自燃僅是陰燃煤堆的成因,目前缺乏針對陰燃煤堆燃燒特性與機理的系統(tǒng)研究,阻礙了高效滅火技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,嚴重影響火區(qū)的安全啟封。該論文采用理論分析、物理實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法,較為系統(tǒng)的研究了煤礦封閉火區(qū)中陰燃煤體的動力學反應(yīng)機理及其熄滅條件,主要創(chuàng)新成果如下:研究了不同氧氣濃度條件下陰燃煤體熱解與氧化競相反應(yīng)的階段演化特性。通過分析煤在不同氧氣濃度條件下的質(zhì)量變化特性,以及采用牛頓運動學分析方法分析煤的產(chǎn)/吸熱行為,探討了不同氧氣濃度條件下煤中熱解與氧化的競相反應(yīng)過程。研究表明:陰燃煤體中存在多步反應(yīng)序列,包括脫水干燥、吸氧增重、脫揮發(fā)分形成半焦、煤與半焦的直接氧化、半焦縮聚生成焦炭以及焦炭氧化反應(yīng)。隨著氧濃度的升高,煤中各反應(yīng)序列會逐漸...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1不同聚煤作用時期含煤層系及礦區(qū)自燃程度分布圖

1緒論1緒論1Introduction1.1研究背景和意義（Backgroundandsignificance）煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃指出，雖然我國能源結(jié)構(gòu)已進入戰(zhàn)略性調(diào)整期，天然氣、核能與可再生能源將快速發(fā)展，煤炭在一次能源消費中的比重將逐步降低，但是煤炭占我國....

圖1-2沃夫·克里克三號煤礦某封閉火區(qū)內(nèi)氣體變化曲線

2005年1月21日，遼寧某礦在啟封時發(fā)生火區(qū)爆炸，造成9人死亡。了實現(xiàn)火區(qū)的安全啟封，必須掌握啟封火區(qū)過程中快措施。眾多封閉火區(qū)通常在啟封后數(shù)小時內(nèi)即檢測到二次氧化煤的自然發(fā)火期，可排除復燃是因為啟封供采空區(qū)內(nèi)煤堆火源體積一般較小，如果火源完全得到多孔煤巖介質(zhì)中在....

圖1-3美國某封閉火區(qū)注氮后氧氣濃度變化曲線

圖1-3美國某封閉火區(qū)注氮后氧氣濃度變化曲線OxygenchangeafternitrogeninjectioininasealedfireareaintheU無法絕對杜絕向封閉火區(qū)的漏風。在火區(qū)封閉期間，受大力的顯現(xiàn)、通風系統(tǒng)的調(diào)整和密閉墻質(zhì)量穩(wěn)定....

圖1-4聚氨酯泡沫與泥炭的陰燃燃燒Figure1-4Smolderingcombustionofpolyurethanefoamandpeat

博士學位論文應(yīng)機理及其熄滅條件的研究，旨在掌握煤堆火源在貧氧環(huán)境中的動態(tài)發(fā)確陰燃煤堆徹底熄滅的臨界供氧條件，為進一步規(guī)范滅火用惰氣中的學制定堵漏方案及科學評價堵漏措施的有效性提供理論指導，為防止過程中快速復燃、切實保障火區(qū)安全啟封提供支持，以期為煤炭行業(yè)的貢獻力量。2國內(nèi)外研究....

本文編號：4003242