(3.1.1)--3.1-煤炭自然发火的早期预测方法.pdf
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1、Safe y矿井火灾防治煤炭自然发火的早期预测预报 自然发火的早期预报就是根据煤炭从氧化升温发展到发生自燃的过程中各阶段表现出来的不同征兆,在自然发火形成之前做出预报,使人们及时发现隐患,及早采取处理措施,防止自然发火事故。因此,煤矿井下自然发火的早期发现,对矿井防灭火工作具有十分重要意义,也是矿井防灭火工作的重要内容。自然发火的早期识别和预报方法人的直观感觉仪表检测矿井空气成分监控系统测定矿井空气成分检测煤的温度一、人体的感觉 依靠人体生理感觉(嗅觉、视觉、触觉等)能够预报矿井火灾的发生。观察井下空气湿度变化和煤体表面水分变化。根据煤焦油气味判断。人的不舒适感。温度的改变。人的直观感觉对煤自
2、燃进行早期识别受人的健康状况、器官感觉的灵敏程度和专业知识的影响差异很大,因此不能单纯地把人的直观感觉作为煤自燃早期识别的唯一依据。一、人体的感觉二、矿内空气成分分析法矿内空气成分分析法就是通过分析煤炭自热阶段释放出的气体成分来发现自燃火灾的方法。煤炭自热阶段,矿井自然发火区域或煤自然发火发展过程中空气成分发生变化,其明显的特征是氧含量减少、二氧化碳气体和一氧化碳气体含量增加、产生其他各种碳氢化合物气体。通过采样化验分析,对比用风区域进风风流与回风流的空气成分变化或采空区内的气体成分变化,便可确定是否发生自燃火灾。二、矿内空气成分分析法1 预报煤炭自然发火的指标气体 根据煤在氧化自热过程中,除
3、了使附近区域空气中氧的含量减少、CO2含量增加外,还会产生CO和各种碳氢化合物气体(CH4、C2H6、C2H4、C3H8)等。但煤炭在自热过程中各种气体产生的最低温度、以及气体生成量与煤温之间的关系因煤质和试验条件不同而异。因此,只有按照一定的试验条件、通过试验才能优选适合各矿和各煤层的指标气体,才能进行及时而准确的预报。二、矿内空气成分分析法1 预报煤炭自然发火的指标气体表 主要产煤国家预报煤炭自然发火的指标气体国别指标气体国别指标气体中国CO、C2H4、ICO、烟等日本CO,C2H4/CH4,ICO,C2H4,烟,等原苏联CO,C2H4/C2H2,烟等英国CO,ICO,C2H4,烟,等原西
4、德CO,ICO,烟等美国CO,ICO,C2H4,烟,等二、矿内空气成分分析法2 预报煤炭自燃的参数指标一氧化碳CO CO是煤在氧化自热过程中生成的主要气体产物之一,其生成时间早(一般煤种在50左右开始出现),生成量大,且生成量随温度升高按指数规律增加,是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。因此,大多数国家采用CO作为预报矿井火灾的指标气体,正确性比较高。二、矿内空气成分分析法2 预报煤炭自燃的参数指标一氧化碳CO 使用CO作指标气体时,可以使用CO浓度和CO的绝对生成量两种方式:一氧化碳浓度一氧化碳的绝对生成量二、矿内空气成分分析法2 预报煤炭自燃的参数指标火灾系数(ICO)如前所述,单独使用
5、CO浓度作为指标气体的缺点是,一方面受风量影响,另一方面当矿井大气中出现CO时并不仅仅意味着一定是煤炭自热的早期阶段。为了克服这个缺点,最早由英国JJGraham(格拉汉姆)提出了风流经火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧浓度减少量之比,作为自然发火的早期预报指标,这一指标称为火灾系数或格拉汉姆系数。这一理论提出后经过分析研究,又将CO2的浓度增加量也考虑进去,用三个火灾系数作为指标。二、矿内空气成分分析法2 预报煤炭自燃的参数指标火灾系数(ICO)二、矿内空气成分分析法火灾系数按下列公式计算:100221OCOR10022OCOR32100CORCO 式中 R1第一火灾系数,;R2第二火灾
6、系数,;R3第三火灾系数,。应用时,一般以第二火灾系数R2作为主要指标,以第一火灾系数R1作辅助指标,第三指标系数R3作为参考指标。二、矿内空气成分分析法火灾系数按下列公式计算:二、矿内空气成分分析法乙烯C2H4 实验发现,煤温升高到某一值(80120)后,会解析出C2H4、C3H6等烯烃类气体产物,而这些气体的生成量与煤温成指数关系,碳原子多的出现温度高。乙烯出现的温度与煤的燃点和挥发分多少有关。二、矿内空气成分分析法乙烯C2H4乙烯出现温度与煤的燃点及挥发分之间的关系煤种长焰煤气煤肥煤焦煤瘦焦煤瘦煤贫煤无烟煤挥发分/%40.3831.9431.3323.6222.2421.7511.958
7、.04燃点/302341357430426454429477温度/90120110130120110140*200时未出现乙烯。二、矿内空气成分分析法其它指标气体有的煤矿采用乙烯C2H4和乙炔C2H2之比来预测煤的自热与自燃。煤温较低时烯炔比较低,在煤温升高的过程中,乙烯生成量比乙炔生成量大,两者之比能较好的反应煤温的变化,因此烯炔比可作为预报自然发火的指标气体。在常温下煤层中涌出的甲烷是解析产物,随着煤温升高,解吸生成量与氧化生成量相比要小得多。当煤温升高到一定程度时,氧化产物中除甲烷外还有乙烷、丙烷等,且链烷比(C2H6/CH4)随温度升高呈指数规律增加,增加的幅度比CO大。因此有些高瓦斯
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- 3.1 煤炭 自然 发火 早期 预测 方法
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