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魔芋胶基凝胶泡沫制备与抑制煤自燃的实验研究
1
作者 贾海林 邹茜 +4 位作者 杨光东 冯雪莉 贺鹏程 张英 焦云云 《化工学报》 北大核心 2026年第2期985-997,F0004,共14页
煤炭开采和利用过程中的煤自燃现象一直是行业安全痛点,因此研发高效环保的煤自燃防控新材料是行业亟需的。基于团队前期研究,提出以十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和月桂酰胺丙基甜菜碱(CHX)为复合发泡体系,魔芋胶(... 煤炭开采和利用过程中的煤自燃现象一直是行业安全痛点,因此研发高效环保的煤自燃防控新材料是行业亟需的。基于团队前期研究,提出以十二烷基硫酸钠(SDS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和月桂酰胺丙基甜菜碱(CHX)为复合发泡体系,魔芋胶(KGM)-黄原胶(XG)为胶凝体系,柠檬酸铝(Alcit)为交联剂的方案来制备一种魔芋胶基凝胶泡沫。通过测试不同复配体系的表面张力、发泡高度和稳泡系数等参数,基于极差分析获得魔芋胶基凝胶泡沫的最佳配比,即SDS浓度为0.05%、AES浓度为0.05%、CHX浓度为1%,凝胶添加量为0.5%(KGM-XG质量比为4∶1),Alcit添加量为0.20%。通过热重分析与扫描电镜测试,发现阻化煤样的干裂温度、着火点温度、燃尽温度相应升高了42、30和37℃,剩余质量损失减少88.1%,活化能增幅达15.1%。魔芋胶基凝胶泡沫具有良好的成膜性与致密的三维网络体系,可从液膜隔氧、保水降温、堵漏拒氧和化学抑制等方面起到抑制煤自燃的作用。 展开更多
关键词 凝胶泡沫 魔芋胶 最佳配比 煤自燃 特征温度 抑制机理
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基于压能平衡的多空区回采工作面防灭火技术研究
2
作者 李博 王文彬 《能源技术与管理》 2026年第1期81-84,117,共5页
针对张双楼煤矿23901回采工作面开采时面临的多空区防灭火问题,通过对现场漏风通道分布情况的分析以及相关区域压能值的测试,建立了压能平衡系统分析模型,制定并实施了压能平衡防灭火技术措施。现场应用效果显示,根据采空区漏风通道两... 针对张双楼煤矿23901回采工作面开采时面临的多空区防灭火问题,通过对现场漏风通道分布情况的分析以及相关区域压能值的测试,建立了压能平衡系统分析模型,制定并实施了压能平衡防灭火技术措施。现场应用效果显示,根据采空区漏风通道两侧压能差值的不同,分别采用升压式或降压式压能平衡防灭火技术后,有效减小了与23901回采工作面采空区连通漏风通道的漏风量,防止了采空区遗煤自燃,确保了回采工作面的安全回采,保障了矿井安全高效生产。 展开更多
关键词 多空区 漏风 压能平衡 防灭火技术
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预氧化煤水分浸润过程及润湿放热特性研究
3
作者 晁江坤 魏涛 +3 位作者 沈玲 韩学锋 潘荣锟 胡代民 《煤矿安全》 北大核心 2026年第2期50-60,共11页
为了探究预氧化煤水分浸润过程、润湿放热特性及对煤体氧化蓄热能力的影响,通过低场煤岩核磁共振仪、C600高精度微量热仪、傅里叶红外光谱对预氧化煤水分浸润过程、孔隙渗透性能、润湿热、官能团的演变规律进行了分析。实验结果表明:水... 为了探究预氧化煤水分浸润过程、润湿放热特性及对煤体氧化蓄热能力的影响,通过低场煤岩核磁共振仪、C600高精度微量热仪、傅里叶红外光谱对预氧化煤水分浸润过程、孔隙渗透性能、润湿热、官能团的演变规律进行了分析。实验结果表明:水浸时煤样水信号含量呈现着稳定线性增加的趋势,但是预氧化煤增加趋势远远大于原煤,60 min水浸后,原煤和40、60、80、100℃预氧化温度处理后的煤体吸附孔相对含水率分别达到了94.8%、95.7%、97.7%、99.6%、99.8%,相同水浸时间下,预氧化煤吸附孔相对含水率增幅更高,吸附性能更强;预氧化处理后煤体中大孔整体占比降低,微孔进阶发育促使过渡孔占比增加,孔隙度由15.9%增加到32.3%,渗透率扩大了50倍左右,氧气吸附和渗流能力增强;预氧化作用下煤体芳香度和芳香核缩聚程度均呈增加趋势,生烃潜力呈降低趋势,煤体羟基、羰基等亲水性基团整体占比增加,芳香烃类疏水性基团占比降低,促使煤水亲和性增强;煤水两相润湿热从6.3 J/g升高到了25.7 J/g,润湿热前后放热强度差异明显,润湿后热量积聚促使放热强度明显提升,煤体疏松多孔性质得到进一步体现,煤体氧化蓄热能力增强。在预氧化和润湿的共同影响下,煤自燃的风险加剧,且预氧化温度越高,风险越大。 展开更多
关键词 煤自燃 预氧化 水分浸润过程 孔隙结构和渗透性能 润湿热 亲水基团
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基于YOLO-MSD的矿井烟雾检测模型
4
作者 贾时东 王静宇 +1 位作者 任国印 任鹏举 《金属矿山》 北大核心 2026年第2期218-228,共11页
针对矿井烟雾检测存在粉尘、金属反光、光照不均、目标尺度不一致等复杂情况,导致检测速度慢、精度不高的问题,提出一种改进YOLOv8n的矿井烟雾检测模型YOLO-MSD。首先,在主干网络中引入Rep VGGBlock以提升复杂干扰下的检测表现。其次,... 针对矿井烟雾检测存在粉尘、金属反光、光照不均、目标尺度不一致等复杂情况,导致检测速度慢、精度不高的问题,提出一种改进YOLOv8n的矿井烟雾检测模型YOLO-MSD。首先,在主干网络中引入Rep VGGBlock以提升复杂干扰下的检测表现。其次,设计了共享卷积金字塔(FPSC)替代SPPF,有效提升多尺度特征感知能力并降低计算量。最后,采用Bi FPN的加权融合思想改进多分枝辅助特征金字塔网络(MAFPN)作为网络结构,通过设计浅层辅助加权融合(SAWF)和深层辅助加权融合(AAWF)模块,在提升小目标烟雾检测精度的同时有效减少参数量。试验结果表明,YOLO-MSD在保持255帧/s推理速度的同时,达到91.7%的AP50与74.5%的AP50-95,较YOLOv8n分别提升4.0和6.1个百分点,在复杂的矿井环境下仍能保持稳定的烟雾检测性能。 展开更多
关键词 矿井烟雾检测 RepVGGBlock YOLOv8n 多尺度特征融合 MAFPN
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含柠檬酸的羧甲基纤维素钠溶液抑制煤自燃特性的实验研究
5
作者 蔡峰 沈澳 《煤矿安全》 北大核心 2026年第1期65-75,共11页
煤炭自燃是煤矿安全生产中的一项重大隐患,而传统的煤自燃抑制材料存在原理单一、制备工艺复杂、成本较高等问题。针对现有问题,以羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸、仲烷基磺酸钠(H95)为原料,通过合理配比,制备一种能够在煤炭氧化过程中同... 煤炭自燃是煤矿安全生产中的一项重大隐患,而传统的煤自燃抑制材料存在原理单一、制备工艺复杂、成本较高等问题。针对现有问题,以羧甲基纤维素钠(CMC)、柠檬酸、仲烷基磺酸钠(H95)为原料,通过合理配比,制备一种能够在煤炭氧化过程中同时起到物理阻隔和化学抑制2种作用的新型凝胶阻化材料。通过傅里叶红外光谱对新材料配制前后的化学结构进行了表征;通过对新材料黏度、润湿性和保水性的测试,分析了其阻化性能;基于程序升温实验和热重分析实验评估了新材料对煤炭氧化的抑制作用。结果表明:在所制备的新材料中,CMC与柠檬酸产生了化学交联与氢键作用,证明了凝胶与化学阻化剂复合成功;CMC质量分数为2%时,新材料与纯CMC凝胶黏度分别达到1.12、3.83 Pa·s,此时新材料的溶液状态最适宜喷洒;新材料、质量分数2%纯CMC凝胶、去离子水对煤粉的最大润湿高度分别为12.5、10.3、9.9 mm,三者真空干燥10 h后的失水率分别为87.06%、82.71%、97.61%;经过新材料处理的煤样交叉点温度相较原煤和柠檬酸处理煤分别升高5.5、2.1℃,在氧化温度达到180℃时,CO体积分数、耗氧速率、放热强度相较原煤分别降低50.57%、69.50%、59.50%,相较柠檬酸处理煤分别降低33.1%、45.1%、28.3%;经新材料处理的煤样在热重分析实验中的5项氧化特征温度点显著低于原煤和柠檬酸处理煤,表现出的自燃倾向性弱于另外2组煤样。研究验证了新材料抑制煤炭自燃的可行性,并提出了将新材料适用于井下的雾化喷洒工艺。 展开更多
关键词 煤自燃 凝胶阻化材料 阻化剂 羧甲基纤维素钠 柠檬酸 程序升温 热重分析
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低氧环境下煤自燃的CO_(2)钝化作用及官能团演化
6
作者 刘伟 周禹军 +2 位作者 卢亢亢 孔昊 李天男 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第2期313-323,共11页
为研究不同CO_(2)体积分数下煤自燃过程中官能团的动态演变,揭示CO_(2)对煤自燃的化学钝化机制。以两渡矿的I类容易自燃烟煤为研究对象,利用程序升温氧化试验,比较了5%、10%、15%和20%等4种氧气体积分数下煤样的氧化放热特性,确定了易... 为研究不同CO_(2)体积分数下煤自燃过程中官能团的动态演变,揭示CO_(2)对煤自燃的化学钝化机制。以两渡矿的I类容易自燃烟煤为研究对象,利用程序升温氧化试验,比较了5%、10%、15%和20%等4种氧气体积分数下煤样的氧化放热特性,确定了易于观测CO_(2)钝化作用的临界氧气体积分数;利用傅里叶变换红外光谱,量化分析了不同CO_(2)气体环境下升温过程的煤主要官能团变化;基于皮尔逊相关性分析,探究煤低温氧化过程中各官能团之间的竞争和协同关系;利用密度泛函理论进行了量子化学模拟,分别分析了酚羟基、苯乙酸与CO_(2)的反应路径。结果表明:煤样氧化所需氧气放热临界体积分数为10%,氧气体积分数低于该数值时,煤样的耗氧速率变化率降低49.2%、放热强度变化率降低67.3%;90%体积分数CO_(2)环境下煤样的芳香性提升69.17%、脂肪链长度参数提升31.06%,醚键相对含量无明显变化,最大值对应温度由95℃推移至185℃;煤氧化过程中芳香结构与邻近含氧官能团之间呈协同演化特性,脂肪链与含氧官能团之间存在竞争性消耗关系,高CO_(2)环境抑制了煤氧化链式反应,使官能团之间的竞争减弱、协同增强,显著延缓了脂肪烃受热断裂,抑制了羟基的消耗和C=O基团的脱羧反应;酚羟基和苯乙酸与CO_(2)的反应能垒低于与氧气反应时的能垒,更易反应生成羧基化合物,放热量更少,从而达到煤自燃的化学钝化效果。 展开更多
关键词 低氧条件 低温氧化 二氧化碳 官能团 量子化学 皮尔逊分析
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煤氧化热反应特性与SHAP可解释温度预测模型
7
作者 张树川 申晓毓 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期151-160,共10页
为构建适用于复杂氧化工况的煤自燃温度高精度预测模型,揭示氧化反应热动力机制与温度演化过程之间的耦合特征,提升对关键热反应节点的识别能力,支撑矿井自燃智能预警体系建设,通过在不同氧气体积分数和升温速率条件下开展程序升温与同... 为构建适用于复杂氧化工况的煤自燃温度高精度预测模型,揭示氧化反应热动力机制与温度演化过程之间的耦合特征,提升对关键热反应节点的识别能力,支撑矿井自燃智能预警体系建设,通过在不同氧气体积分数和升温速率条件下开展程序升温与同步热分析试验,监测气体释放行为及TG–DSC响应曲线,提取煤氧化过程中具有代表性的特征温度点(T_(C1)—T_(C7)和T_(1)—T_(6)),构建煤自燃过程的阶段划分体系。并将氧化过程整合为4个宏观反应区间,采用Coats–Redfern法计算各合并阶段的表观活化能和焓变,结合气体特征共同构建基于极端梯度提升算法(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)与梯度提升算法(Gradient Boosting Regressor,GBR)的多维温度预测模型,并引入沙普利加性解释(Shapley Additive Explanations,SHAP)进行特征贡献度可解释性分析。结果表明:随着氧气体积分数降低,特征温度点TC6与TC7显著向高温区偏移,偏移率分别为-2.000℃/%与-1.333℃/%;随着升温速率升高,特征温度点T_(2)与T_(4)的温度变化显著加快,偏移率分别为2.85℃/(℃·min^(-1))和2.83℃/(℃·min^(-1))。综合特征温度点变化趋势与煤样氧化过程的官能团响应特征,将煤氧化过程划分为7个阶段:吸附氧积累、诱导启动、氧化加速、热解活化、热失控临界、缓慢氧化与燃烧反应阶段,反映了温度演化、气体释放与分子结构转化的阶段性耦合特征。其中热失控临界区间的活化能达78.86 kJ/mol,焓变为74.16 kJ/mol,明显高于前期诱导区间,体现反应放热强度提升。在多源特征融合基础上构建的XGBoost模型在测试集上决定系数R^(2)为0.9996,平均绝对误差MAE为0.32℃,优于GBR模型。SHAP分析结果表明,E_(a)与ΔH等热分析参数在温度预测中具有阶段性贡献权重,联合气体特征共同反映反应演化特性,增强了模型的物理一致性与解释能力。研究构建的煤温预测模型可为煤自燃过程中的特征识别与注氮、通风等干预策略的动态制定提供数据支撑与理论依据。 展开更多
关键词 煤自燃 特征温度点 煤温预测 XGBoost SHAP
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粉煤灰浆液钙离子浸出机制与工艺参数调控研究
8
作者 蔡春城 王瑞 +2 位作者 杨少青 叶子清 张志义 《中国资源综合利用》 2026年第2期1-3,共3页
粉煤灰湿法矿化CO_(2)技术的应用受限于钙离子浸出效率低。通过单因素试验分析自然浸出时间、液固比及搅拌强度对高钙粉煤灰钙离子浸出行为的影响。结果表明,自然浸出过程分为3个阶段:10~60 min为快速释放期,钙离子质量浓度增幅达90.9%;... 粉煤灰湿法矿化CO_(2)技术的应用受限于钙离子浸出效率低。通过单因素试验分析自然浸出时间、液固比及搅拌强度对高钙粉煤灰钙离子浸出行为的影响。结果表明,自然浸出过程分为3个阶段:10~60 min为快速释放期,钙离子质量浓度增幅达90.9%;60~180 min为扩散控制期,增幅降至13.1%;180 min后进入准平衡态。液固比为5∶1时,钙离子浸出总量最高(10215 mg)。搅拌强度为700 r/min时,钙离子质量浓度达到峰值(1894 mg/L)。高碱性环境通过解聚硅铝网络与抑制碳酸钙沉淀协同提高浸出效率,为工艺优化提供了理论支持。 展开更多
关键词 粉煤灰浆液 钙离子 液固比 搅拌强度 矿化封存
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硫含量对无烟煤自燃特性影响实验研究
9
作者 周露函 姜延航 +4 位作者 白刚 高振勇 刘泽畅 罗根华 郝慧颖 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期154-160,共7页
煤自燃过程受多种因素的影响,现有研究主要从煤变质程度、供氧浓度、供风量、空气湿度、粒度和含水率等方面对煤自燃特性进行探讨,然而煤中硫元素的含量也是影响煤自燃的重要因素之一。为探究硫含量对无烟煤自燃特性及氧化动力学参数的... 煤自燃过程受多种因素的影响,现有研究主要从煤变质程度、供氧浓度、供风量、空气湿度、粒度和含水率等方面对煤自燃特性进行探讨,然而煤中硫元素的含量也是影响煤自燃的重要因素之一。为探究硫含量对无烟煤自燃特性及氧化动力学参数的影响规律,利用管式炉程序升温实验系统对5种不同硫含量煤样的氧化过程进行了测试,定量分析了不同硫含量对煤低温氧化过程中CO,CO_(2)气体释放特性及自燃特征温度的影响规律。通过计算不同硫含量煤样在不同温度条件下的耗氧速率,定量考察了耗氧速率随温度的变化规律。运用化学反应动力学原理计算出不同硫含量条件下煤样的表观活化能,定量分析了表观活化能随硫含量的变化规律。结果表明:当硫含量不变时,CO和CO_(2)浓度、耗氧速率随温度的升高均呈指数级增长,表观活化能则逐渐减小;随着硫含量的增加,各温度点的CO和CO_(2)浓度、耗氧速率呈现出先增加后减少的变化规律,在硫含量为5.14%处达到最大值;自燃特征温度和表观活化能则呈现出相反的变化规律,在硫含量为5.14%处达到最小值,此时煤样自燃倾向性最大,即硫含量对无烟煤自燃倾向性影响的临界值为5.14%。 展开更多
关键词 无烟煤 高硫煤 煤自燃特性 硫含量 耗氧速率 表观活化能
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大倾角负煤柱采空区煤自燃危险区域判定与防控技术研究
10
作者 王雨 魏高明 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期116-123,共8页
为解决大倾角煤层开采中,巷道负煤柱布置虽能有效规避冲击地压,但易与周边采空区形成漏风通道,进而诱发煤自燃灾害的问题,以华丰煤矿412W工作面为研究对象,系统分析大倾角负煤柱工作面开采特征及采空区煤自燃风险隐患,采用现场观测与数... 为解决大倾角煤层开采中,巷道负煤柱布置虽能有效规避冲击地压,但易与周边采空区形成漏风通道,进而诱发煤自燃灾害的问题,以华丰煤矿412W工作面为研究对象,系统分析大倾角负煤柱工作面开采特征及采空区煤自燃风险隐患,采用现场观测与数值模拟相结合的方法,探究采空区温度场、压力场与气体浓度场的多物理场耦合规律,精准划分自燃危险区域,最终提出适配大倾角负煤柱开采条件的采空区自燃防控技术方案。结果表明:大倾角负煤柱采空区进、回风侧存在显著压差,漏风通道发育,与相邻采空区连通后进一步扩大漏风范围;主要漏风区域集中于412W工作面支架间及回风隅角,后部采空区向该工作面漏风量约146.56 m^(3)/min,411W采空区向412W工作面上平巷漏风量约78.76 m^(3)/min。基于上述研究,构建高位钻孔灌注复合凝胶与采空区循环注氮的协同防控技术体系,通过隔氧封堵与惰化降温双重作用,有效遏制了采空区煤自燃隐患,为大倾角负煤柱工作面安全开采提供技术支撑。 展开更多
关键词 大倾角 负煤柱 煤自燃 数值模拟 漏风强度 危险区域判定
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煤自燃诱发隅角CO超限临界值确定及分级预警指标体系研究
11
作者 张泽钊 李金亮 《工矿自动化》 北大核心 2026年第1期64-72,共9页
采空区遗煤氧化产生CO逸出会造成煤矿回风隅角CO超限,明确隅角CO超限临界值和建立分级预警指标体系对于采空区煤自燃预警具有重要意义。为精准预警煤矿采空区煤自燃灾害,以中变质程度的烟煤为例,通过实验与现场观测相结合的方法,系统分... 采空区遗煤氧化产生CO逸出会造成煤矿回风隅角CO超限,明确隅角CO超限临界值和建立分级预警指标体系对于采空区煤自燃预警具有重要意义。为精准预警煤矿采空区煤自燃灾害,以中变质程度的烟煤为例,通过实验与现场观测相结合的方法,系统分析了常温及升温阶段煤的氧化特性及标志气体产生规律。实验结果表明,煤在常温下存在消耗O_(2)并生成CO的迟滞现象,确定常温氧化CO体积分数背景值为18×10^(-6)。在升温氧化阶段,煤的耗氧速率与CO产生速率在70℃出现显著增大转折点,100℃时开始产生特征气体C2H4,据此将煤低温氧化过程划分为缓慢氧化(30~70℃)、加速氧化(70~100℃)和剧烈氧化(>100℃)3个阶段。结合实验数据与现场监测历史数据,构建了以隅角CO浓度为核心指标的煤自燃4级预警指标体系,为基于隅角CO浓度进行煤自燃早期判识和分级防控提供了理论依据与实践指导。 展开更多
关键词 煤自燃 CO超限 临界值 分级预警 耗氧速率 CO产生速率
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特厚急倾斜综放面采空区煤自燃分级预警体系构建与应用
12
作者 吴军 潘博 +3 位作者 汪强 王冰山 曹琛 邓仕杰 《煤炭工程》 北大核心 2026年第1期108-115,共8页
采空区内煤自燃隐患的监测与预警,是预防煤自燃火灾的关键前置环节,也是当前矿井火灾防控领域亟待突破的核心技术难题。为解决赤城煤矿5^(-2)煤层1502^(-2)特厚急倾斜综放工作面回采期间的煤自燃监测预警难题,采用煤自燃程序升温实验,... 采空区内煤自燃隐患的监测与预警,是预防煤自燃火灾的关键前置环节,也是当前矿井火灾防控领域亟待突破的核心技术难题。为解决赤城煤矿5^(-2)煤层1502^(-2)特厚急倾斜综放工作面回采期间的煤自燃监测预警难题,采用煤自燃程序升温实验,系统揭示了测试煤样在不同温度下自燃氧化过程中,CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)等气体浓度随煤温的演化规律。结合现场实测数据,经指标优选确定了CO、C 2H 4为煤自燃预测核心指标气体,同时选取Δφ(CO)/Δφ(O 2)、φ(C_(2)H_(4))/φ(C_(2)H_(6))作为关键预警指标,构建了“灰、蓝、黄、橙、红”五级分级预警体系,并明确了各等级对应的现场预警阈值,形成适配该类工作面的煤自燃分级预警技术体系。该体系在5^(-2)煤层1502^(-2)综放工作面成功应用,实现了煤自燃隐患的早期预警,有效提升了矿井煤自燃火灾防控技术水平,为工作面安全高效回采提供了可靠保障。 展开更多
关键词 煤自燃 特厚急倾斜煤层 指标气体 格氏火灾系数 程序升温实验 漏风规律
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预氧化与浸水作用下气煤氧化燃烧特征试验研究
13
作者 郝建峰 张遵国 +4 位作者 陈岳振 唐朝 丁林林 钱清侠 赵小龙 《矿业研究与开发》 北大核心 2026年第3期191-197,共7页
为探究预氧化和浸水综合作用对煤氧化燃烧特征的影响,采用气煤开展不同预氧化温度和浸水条件下的热重分析试验,分析了不同预氧化温度和浸水条件下煤的氧化燃烧特征温度、活化能和反应速率,探讨了预氧化和浸水条件对煤氧化燃烧的作用机... 为探究预氧化和浸水综合作用对煤氧化燃烧特征的影响,采用气煤开展不同预氧化温度和浸水条件下的热重分析试验,分析了不同预氧化温度和浸水条件下煤的氧化燃烧特征温度、活化能和反应速率,探讨了预氧化和浸水条件对煤氧化燃烧的作用机理。结果表明:与未氧化原煤相比,150℃和240℃预氧化作用下煤的燃烧失重阶段特征温度分别降低了2.8%、0.2%,活化能分别降低了4.9%、48.7%,预氧化增大了煤的自燃危险性,且温度越高越易复燃;与240℃预氧化煤相比,240℃高温预氧化煤再浸水会显著降低煤的氧化燃烧特征温度和活化能,氧化增重阶段和燃烧失重阶段的特征温度分别降低了65.2℃、16.3℃,燃烧失重阶段活化能降低了7.8 kJ/mol,煤自燃危险性增大。浸水处理后煤的燃烧反应速率会降低,原煤浸水煤样较原煤在燃烧阶段的指前因子(lnA)减小了6.3%, 240℃预氧化再浸水处理煤样的lnA则降低了60.4%。当煤体发生高温氧化时,不宜直接进行注水降温,应优先采用注低温氮气、液态二氧化碳等其他防灭火措施。 展开更多
关键词 预氧化煤 浸水作用 热重分析 特征温度 活化能
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白腐菌对煤孔隙结构及自燃倾向性的作用机理
14
作者 刘雨鑫 董宪伟 +2 位作者 王福生 胡相明 董轩萌 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期137-150,共14页
微生物抑制煤自燃成为煤自燃防控的新兴研究方向。为探究白腐菌对煤体孔隙结构与自燃倾向性的作用机理,通过单因素试验结合响应面法优化溶煤条件,采用压汞试验、N_(2)吸附试验、CO_(2)吸附试验,结合优势孔径段的优选,构建全尺度孔隙联... 微生物抑制煤自燃成为煤自燃防控的新兴研究方向。为探究白腐菌对煤体孔隙结构与自燃倾向性的作用机理,通过单因素试验结合响应面法优化溶煤条件,采用压汞试验、N_(2)吸附试验、CO_(2)吸附试验,结合优势孔径段的优选,构建全尺度孔隙联合表征体系;基于分形理论全尺度定量分析孔径的分形特征变化,并通过氧化动力学试验验证白腐菌对自燃倾向性的抑制效应。结果表明:白腐菌显著改变了煤体孔隙结构,其最佳溶煤条件为煤浆质量0.40 g、培养时间26 d、接种量6 mL;在此条件下,多尺度孔隙表征显示,煤体总孔容降低34.25%,孔径为1000~100000 nm是孔容损失的主体区间,比表面积减少43.79%,孔径为0.3~0.6 nm是比表面积损失的主体区间,综合分形维数D_(z)降低0.04;氧化动力学试验证实煤样综合判定指数IWRF上升了22.06%,自燃倾向性显著降低。白腐菌对煤自燃的抑制作用可源于物理隔氧-化学阻化的协同机制:形成生物膜覆盖煤表面阻断氧气扩散,降解类木质素组分,弱化孔隙连通性;分解煤中C=O、—OH等活性基团抑制链式氧化反应。这两重路径通过重塑孔隙结构与化学结构,共同抑制煤氧复合作用的发生。研究首次建立“溶煤参数-孔隙演化-自燃倾向性”的定量关联,为煤自燃防控提供新思路,为微生物防治煤自燃提供理论基础与技术参数。 展开更多
关键词 白腐菌 孔隙结构 自燃倾向性 煤自燃 多尺度联合表征
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煤自然发火颗粒尺度效应的定量分析方法
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作者 梁运涛 宋双林 +3 位作者 胡沛裕 王继红 王树刚 蒋爽 《煤炭学报》 北大核心 2026年第1期530-538,共9页
煤自然发火涉及多尺度研究,单煤颗粒是连接微观机理和宏观表征的关键尺度。现有研究在微观尺度和宏观尺度上均开展了大量的工作,但仍缺乏对颗粒尺度效应在煤自然发火中影响的定量分析和评价。首先基于等效球对称模型和煤氧化反应方程建... 煤自然发火涉及多尺度研究,单煤颗粒是连接微观机理和宏观表征的关键尺度。现有研究在微观尺度和宏观尺度上均开展了大量的工作,但仍缺乏对颗粒尺度效应在煤自然发火中影响的定量分析和评价。首先基于等效球对称模型和煤氧化反应方程建立了第3类边界条件下单煤颗粒内部温度和氧气浓度扩散控制方程,对数学模型进行无量纲处理,推导得到单煤颗粒内部无量纲氧气浓度和温度分布的解析解,定义并得到判断颗粒尺度效应强弱的效率因子数学表达式。进一步,通过对比数值方法与解析解的计算结果验证了解析解的正确性。最后,分析了几个关键无量纲准则数对颗粒内部无量纲氧气浓度、温度分布和效率因子的影响。结果表明:颗粒内部无量纲浓度分布是蒂勒模数和传质毕渥数的函数,而无量纲温度分布则涉及蒂勒模数、传质毕渥数、传热毕渥数以及新得到的准则数4个无量纲准则数;效率因子与蒂勒模数和传质毕渥数有关;当蒂勒模数小于0.1且传质毕渥数大于0.1时,效率因子接近于1.0,此时完全可以忽略颗粒效应;当蒂勒模数大于2.0时,效率因子总是低于0.8,应考虑颗粒效应的影响。工程上可以依据所提出的表征颗粒尺度效应强弱的效率因子计算式进行估算,从而决定是否需要考虑颗粒尺度效应。研究成果为定量分析单煤颗粒微观特性对宏观表征的影响以及后续多尺度仿真模型的建立奠定了基础。 展开更多
关键词 煤炭自然发火 分析解 颗粒尺度 效率因子 多尺度
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基于文献计量学的矿井火灾研究可视化知识图谱分析
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作者 沈斌 孟祥茹 《煤质技术》 2026年第2期37-46,共10页
为系统梳理我国矿井火灾研究的发展脉络与热点问题,以2003~2023年中国知网(CNKI)收录的951篇文献为样本,运用VOSviewer与CiteSpace构建可视化知识图谱,对2003~2023年矿井火灾研究的演化趋势、学术主体的时空分布及研究热点进行分析。结... 为系统梳理我国矿井火灾研究的发展脉络与热点问题,以2003~2023年中国知网(CNKI)收录的951篇文献为样本,运用VOSviewer与CiteSpace构建可视化知识图谱,对2003~2023年矿井火灾研究的演化趋势、学术主体的时空分布及研究热点进行分析。结果显示,矿井火灾研究可划分为3个阶段:2003~2009年为震荡上升期,2010~2017年为快速增长期,2018~2023年为波动下降期。相关文献主要集中于安全科学与工程及矿业工程领域;高产作者和核心机构形成较为稳定的学术群落;研究内容涵盖矿井火灾的成因、危害、特点及防控策略。未来研究应进一步关注矿井深度、井下气体组成及温度等因素对火灾行为的影响,并加强智能监测与控制技术的应用,推动矿井火灾研究的技术融合与跨学科协作。 展开更多
关键词 矿井火灾 CITESPACE 智能化 VOSviewer 研究热点 时序特征
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基于闪烁室法测氡与克里格插值的煤矿排矸场自燃火区精细探测研究
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作者 何伊军 《科学技术创新》 2026年第7期63-66,共4页
针对陕北某矿排矸场坡面煤矸石自燃问题,本研究提出融合闪烁室法测氡与克里格空间插值的综合探测方法。通过方法比选,确定闪烁室法适用于高氡浓度、小范围精细探测场景;采用FD216测氡仪在未治理区布设72个测点,并利用克里格算法进行空... 针对陕北某矿排矸场坡面煤矸石自燃问题,本研究提出融合闪烁室法测氡与克里格空间插值的综合探测方法。通过方法比选,确定闪烁室法适用于高氡浓度、小范围精细探测场景;采用FD216测氡仪在未治理区布设72个测点,并利用克里格算法进行空间插值,有效提升了火区边界圈定精度。结果表明,区域氡背景值为1 962 Bq/m^(3),共圈定3处显著异常区(CD_(1)、CD_(2)、CD_(3)),最高浓度分别达7 167 Bq/m^(3)、4 158 Bq/m^(3)和5 966 Bq/m^(3),其中CD_(1)为重点治理靶区。研究成果为该场灭火工程提供了科学依据,并形成一套“方法优选-高精度采集-空间预测-成果解译”的技术流程,对类似矿区环境治理具有推广价值。 展开更多
关键词 煤矸石自燃 测氡法 闪烁室法 克里格插值 火区精细探测 环境地球物理
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矿井火灾成因分析及综合防灭火策略
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作者 高翔 《能源与节能》 2026年第1期240-243,共4页
矿井火灾是煤矿生产中的重大灾害之一,严重威胁着矿工的生命安全和矿井的正常生产。通过深入分析矿井火灾的成因,包括内因火灾和外因火灾的各种因素,详细阐述了矿井火灾的特点和危害。提出了有效的综合防灭火策略,包括预防措施、监测手... 矿井火灾是煤矿生产中的重大灾害之一,严重威胁着矿工的生命安全和矿井的正常生产。通过深入分析矿井火灾的成因,包括内因火灾和外因火灾的各种因素,详细阐述了矿井火灾的特点和危害。提出了有效的综合防灭火策略,包括预防措施、监测手段以及灭火方法等。通过对矿井火灾成因的准确把握和综合防灭火策略的有效实施,可显著降低矿井火灾的发生风险,保障煤矿的安全生产。 展开更多
关键词 矿井火灾 内因 外因 成因分析 防灭火策略
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综放工作面撤架阶段采空区防灭火技术
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作者 宁玉淼 《凿岩机械气动工具》 2026年第3期207-209,共3页
为解决庞庞塔煤矿矿井厚煤层综放工作面停采撤架期间采空区易自然发火的问题,结合该矿综放工作面煤层自然发火条件,开展采空区综合防灭火技术研究。分析工作面停采撤架期间易发火地点,提出选择合适的停采位置、锚网支护支架上方和工作... 为解决庞庞塔煤矿矿井厚煤层综放工作面停采撤架期间采空区易自然发火的问题,结合该矿综放工作面煤层自然发火条件,开展采空区综合防灭火技术研究。分析工作面停采撤架期间易发火地点,提出选择合适的停采位置、锚网支护支架上方和工作面顶板、加强火灾预测预报等防灭火技术,设计了撤架阶段的三道防火线。实践结果表明,应用该技术后,防灭火效果显著,保障了工作面安全回撤。 展开更多
关键词 综放工作面 撤架 自燃煤层 采空区 防灭火技术
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浅埋近距离煤层相向工作面采空区自燃危险区域研究
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作者 张墨 顾野 +3 位作者 赵亮 訾美幸 赵绪帅 朱雷 《煤炭技术》 2026年第2期132-138,共7页
浅埋近距煤层工作面相向开采过程中,采空区间互相导通,使其漏风流场紊乱,煤自燃危险区域增大。以某矿房柱采空区下2201工作面与长壁采空区下2206工作面相向开采为研究重点,采用理论分析,现场实测与数值模拟相结合的方法,分析了浅埋深相... 浅埋近距煤层工作面相向开采过程中,采空区间互相导通,使其漏风流场紊乱,煤自燃危险区域增大。以某矿房柱采空区下2201工作面与长壁采空区下2206工作面相向开采为研究重点,采用理论分析,现场实测与数值模拟相结合的方法,分析了浅埋深相向工作面采空区漏风及煤自燃致因,并对比研究单一采空区与其开采过程中反向间距100 m处,复合采空区情况下的煤自燃危险区域,进而提出浅埋近距煤层相向工作面开采漏风控制及煤自燃防控措施。结果表明:2201工作面与2206工作面受煤层间距近及上覆采空区与本煤层工作面裂隙发育影响较大,漏风供氧增加了遗煤自燃的风险;在工作面推进过程中,2201工作面在距其15~73 m的采空区运输顺槽与9~55 m的回风顺槽内,为煤自燃危险区域;2206工作面在距工作面38~77 m的采空区运输顺槽和29~58 m的回风顺槽内,为自燃危险区域;工作面相向开采间距100 m范围内,复合采空区与工作面间煤柱漏风加剧,两工作面采空区中后部漏风区域均呈扩大现象。采用束管监测、漏风封堵、惰化与阻化等防治措施,有效控制了相向工作面采空区遗煤自燃。研究成果可为浅埋煤层工作面相向开采过程中,漏风精确治理及煤自燃灾害预防提供参考。 展开更多
关键词 浅埋煤层 相向工作面 复合采空区 漏风流场 自燃危险区域
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