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古山矿西翼065-2煤层自燃特性实验研究

作　者: 徐长富
导　师: 齐庆杰
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 煤炭自燃 热分析动力学 着火活化能 自然发火期 指标气体 红外光谱
分类号: TD752.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要


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.

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 引言  11-22
  1.1 选题背景及研究意义  11-14
    1.1.1 古山煤矿三井自然发火特点  12-13
    1.1.2 古山煤矿三井自燃火灾防治存在的主要问题  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-20
    1.2.1 煤自燃机理研究现状  14-16
    1.2.2 煤层自然发火预测预报技术研究现状  16-18
    1.2.3 煤的自燃倾向性与自然发火期  18-19
    1.2.4 煤自燃阻化技术研究  19-20
  1.3 课题研究方案  20-22
    1.3.1 主要研究内容  20-21
    1.3.2 技术路线图  21-22
2 古山煤矿065-2 综放工作面煤层自然发火特性实验研究  22-40
  2.1 古山065-2 综放工作面煤层自然发火热重特性  23-28
    2.1.1 实验煤样的采集与制备  23
    2.1.2 实验仪器与测试方法  23-24
    2.1.3 煤低温氧化─自然发火特征温度分析  24-28
  2.2 古山矿065-2 煤层自然发火热重反应动力学参数确定  28-33
    2.2.1 热重反应动力学方程的建立  28-30
    2.2.2 动力学参数求解原理  30-31
    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  31-33
  2.3 升温速率对煤自燃倾向性的影响  33-37
    2.3.1 热重曲线与特征温度  33-35
    2.3.2 动力学参数的确定  35-37
    2.3.3 结论  37
  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  37-39
  2.5 本章小结  39-40
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  40-53
  3.1 傅立叶变换红外光谱分析的基本原理  40-41
  3.2 红外气体分析仪系统组成及工作原理  41-42
    3.2.1 系统组成  41
    3.2.2 红外线分析仪工作原理  41-42
    3.2.3 红外光谱仪的发展历程及特点  42
  3.3 实验仪器与测试方法  42-44
  3.4 典型煤层自燃指标气体远红外光谱特性  44-47
  3.5 煤样氧化自燃标志性气体的浓度与温度的关系  47-52
    3.5.1 预报模型的建立方法  47-50
    3.5.2 一氧化碳浓度与温度的关系  50-51
    3.5.3 甲烷浓度与温度的关系  51
    3.5.4 乙烯浓度与温度的关系  51-52
  3.6 本章小结  52-53
4 古山煤矿阻化剂阻化效果技术参数实验研究  53-71
  4.1 煤氧化燃烧反应的动力学模型  53-54
    4.1.1 煤着火活化能的概念  53
    4.1.2 煤氧化燃烧反应的动力学模型求解  53-54
  4.2 实验仪器和条件  54-55
  4.3 实验结果与分析  55-67
    4.3.1 热重特性分析  55-60
    4.3.2 机理函数的确定  60-63
    4.3.3 动力学参数求解  63-66
    4.3.4 阻化剂的最佳配比参数  66-67
  4.4 阻化剂的现场应用  67-70
    4.4.1 火区探测方法与标准  67-68
    4.4.2 火区治理技术措施  68-69
    4.4.3 火区治理与熄灭效果  69-70
  4.5 本章小结  70-71
5 结论与展望  71-73
  5.1 结论  71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-77
作者简历  77-79
学位论文数据集  79-80

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山安全与劳动保护 > 矿山防火 > 矿井火灾 > 内因火灾及预防
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