我國礦區普遍面臨封閉火區啟封后快速復燃的問題,導致重新封閉,甚至引發瓦斯爆炸,造成重大傷亡事故。在封閉火區內的貧氧條件下,煤堆會維持陰燃燃燒。由于陰燃煤堆燃燒溫度低、產氣速率小,導致難以及時發現,判定火源已經熄滅的火區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研究,阻礙了高效滅火技術的研發與應用,嚴重影響火區的安全啟封。該論文采用理論分析、物理實驗與數值模擬相結合的研究方法,較為系統的研究了煤礦封閉火區中陰燃煤體的動力學反應機理及其熄滅條件,主要創新成果如下: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的階段演化特性。通過分析煤在不同氧氣濃度條件下的質量變化特性,以及采用牛頓運動學分析方法分析煤的產/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過程。研究表明:陰燃煤體中存在多步反應序列,包括脫水干燥、吸氧增重、脫揮發分形成半焦、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。隨著氧濃度的升高,煤中各反應序列會逐漸...

【文章頁數】：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）煤炭工業發展“十三五”規劃指出，雖然我國能源結構已進入戰略性調整期，天然氣、核能與可再生能源將快速發展，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內氣體變化曲線

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

圖1-3美國某封閉火區注氮后氧氣濃度變化曲線

圖1-3美國某封閉火區注氮后氧氣濃度變化曲線OxygenchangeafternitrogeninjectioininasealedfireareaintheU無法絕對杜絕向封閉火區的漏風。在火區封閉期間，受大力的顯現、通風系統的調整和密閉墻質量穩定....

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

博士學位論文應機理及其熄滅條件的研究，旨在掌握煤堆火源在貧氧環境中的動態發確陰燃煤堆徹底熄滅的臨界供氧條件，為進一步規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、切實保障火區安全啟封提供支持，以期為煤炭行業的貢獻力量。2國內外研究....

本文編號：4003242