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煤矿井下封闭火区的燃烧状态与气体分析研究
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摘要
论文首先对煤自燃气体变化规律进行实验研究,在此基础上对封闭火区燃烧状态判定的指标进行了总结。其次建立了高瓦斯矿井封闭火区注惰的数学模型,给出了求解该模型的定解条件,得到了高瓦斯矿井封闭火区注惰条件下,惰气射流的运移情况和很有可能发生瓦斯爆炸的结论,并认为对此类矿井在火灾前期应采取远距离封闭火区。然后对封闭火区气体的检测仪器设备和爆炸性分析技术展开了分析研究,构思出了气体爆炸危险趋势判断四方图,并对其计算和判断原理进行阐述、提出了详细的四方图作法步骤以及通过实例对其准确性进行了验证。最后,通过增氧观测成功启封火区的实践应用,提出了增氧观测启封火区的技术,以及增氧期间依据火灾生成气体的浓度变化趋势来准确判断封闭火区燃烧状态的方法。
At first, though carring on experiments to research the variation law of gases for coal spontaneouscombustion, based on these, the dissertation summaried the combustion state judgement indexes ofthe sealed fire zone. Secondly, it set up the mathematical model of inert gas injecting of the sealedfire zone in high-methane mine, gave the definite condition to solve it, and got the movementcondition of inert gas jet and the conclusion that the possibility of gas explosion is bigger. Itconsiders this kind of mine should be taken long-range fire sealing at the early stage of the fire.Thirdly, it researched on the gas detection equipments and analysis technology of gas explosive inthe sealed fire zone. Fourthly, it designed the square diagram, expounded its calculation andjudgement principle, came up with the detailed making steps of illustration, and verified its accuracyby an example. Finally, through a successful practical application, it proposed the technology ofincreasing oxygen observation to unseal fire zone and the method of determining the sealed fire zonecombustion state based on the change trend of gas concentration.
引文
1.林柏泉,常建华,翟成.我国煤矿安全现状及应当采取的对策分析[J].中国安全科学学报.2006,16(5):42-46.
    2.王显政.序言:2010中国煤炭工业发展研究报告[Z].北京:2011.
    3.王军.我国现代煤矿安全管理分析与对策[J].中国安全生产科学技术.2006,2(1):69-72.
    4.赵铁锤.2011年全国煤炭百万吨死亡率创历史新低:中国能源报[Z].2012.
    5.肖保军.我国煤矿安全事故频发的思考[J].煤矿安全.2005,36(7):48-51.
    6.王德明.矿井火灾学[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.
    7.本刊编辑部.国家安监总局通报湖南、江西两起煤矿重大火灾事故[J].安全生产与监督.2010(2):23.
    8.梁翠玲.几起煤矿重特大火灾事故原因分析及预防措施[J].中国西部科技.2010,9(13):18.
    9.梁冬.鹤岗市对富华煤矿“9.20”事故责任人作出处理:人民日报[Z].北京:2008.
    10.李晓明.灵石南山煤矿发生火灾事故:山西日报[Z].太原:2006.
    11.秦波涛,王德明.矿井防灭火技术现状及研究进展[J].中国安全科学学报.2007,17(12):80-85.
    12.刘小舟.煤矿火灾预防与防治技术现状[J].煤矿现代化.2005(5):25-27.
    13.曹大成,冯学武,谢国振.姚桥矿特大胶带火灾事故的处理[J].煤矿安全.1997(2):34.
    14.国家煤矿安全监察局人事司.全国煤矿特大事故案例选编[M].北京:煤炭工业出版社,2000:26.
    15.王省身,张国枢.矿井火灾防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1990.
    16.牛会永.基于物证分析的煤矿火灾事故调查技术研究[D].中国矿业大学(北京),2010.
    17.周心权,方裕璋.矿井火灾防治(A类)[M].徐州:中国矿业大学出版社,2002:175.
    18.周心权,吴兵著.矿井火灾救灾理论与实践[M].北京:煤炭工业出版社,1996.
    19. Mitchell D W. Mine fires: prevention, detection, fighting[M]. USA: MacleanHunter Publishing Company,1990,p.167.
    20.戚颖敏.矿井火灾灾变通风理论及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1978:154.
    21. Budryk W著,王省身译.矿内通风学[M].北京:中国工业出版社,1964.
    22.戚颖敏.矿井灾变通风理论基础与应用[J].煤矿安全.1977(3):56-64.
    23.张兴凯.水平巷道火灾烟流逆流层的形成条件[J].煤矿安全.1994(11):9-10.
    24.周福宝,王德明.巷道火灾烟流滚退距离的理论研究[J].湘潭矿业学院学报.2003(4):22-24.
    25.周福宝,王德明.巷(隧)道火灾烟流滚退距离的无因次关系式[J].中国矿业大学学报.2003(4):69-72.
    26.周福宝,王德明.矿井火灾烟流滚退距离的数值模拟[J].中国矿业大学学报.2004(5):9-13.
    27.周心权,王海燕,赵红泽.平巷烟流滚退逆行规律[J].北京科技大学学报.2004(2):118-121.
    28.王海燕,周心权.平巷烟流滚退火烟羽流模型及其特征参数研究[J].煤炭学报.2004(2):190-194.
    29.焦宇,周心权,康与涛.矿井平巷木材火灾烟流滚退理论分析与实验研究[J].煤炭学报.2010(12):2105-2110.
    30.张国枢,王省身.火风压的计算及其影响因素分析[J].中国矿业学院学报.1983(3):66-79.
    31.王省身,陈全.几种火风压算式的分析比较[J].火灾科学.1996,5(1):14-19.
    32.李传统.火风压机理及烟流参数变化规律的研究[D].徐州:中国矿业大学,1995.
    33.王树刚,王如竹.矿井火灾引起节流和浮力效应的理论研究[J].中国矿业大学学报.2002,31(3):229-232.
    34.王树刚,王如竹.火风压计算的新模型[J].煤矿安全.2002(6):9-12.
    35. Greuer R E. Influence of Mine Fires on the Ventilation of Underground Mines[M].United States: Bureau of Mines,1973,p.346.
    36. Litton C D, De Rosa M I, Li J. Calculating fire-throttling of mine ventilationairflow[M]. U.S.A: U.S. Dept. of the Interior, Bureau of Mines,1987.
    37. Deng H, Mehta R H, Warren G W. Numerical modeling of flows in flotation columns[J].Int.J Miner Process,1996(48)p.61-72.
    38. Jincheng Z, Zhanyu S. Experimental studies of the behaviour of unprotected steelframes in fire[J]. Journal of Constructional Steel Research,1999(50)137-150.
    39. Zhuman F, George H. A two~zone fire growth and smoke movement model for multicompartment buildings[J]. Fire Safety Journal,2000(5)p.257-285.
    40. Papa C, Ghazi A K. The rapid formation and dispersion of flammable zones withincylindrical vertical enclouser following the release of a fixed mass of hydrogenand other gaseous fuels into air[J]. International Journal of Hydrogen Energy,2007(32)p.630-636.
    41. Xintan C, Laage L W, Greuer R E. A User’s Manual for MFIRE[M]. United States:Bureau of Mines,1989.
    42. Kaihua T, Wenhai Y. Buckling of Elastically Restrained Steel Columns UnderLongitudinal Non-Uniform. Temperature Distribution[J]. Jounal ofConstructional Steel Research,2008(64),1,p.51-61.
    43. Fay J A. Model of large pool fires[J]. Journal of Hazardous Materials,2006,p.219-232.
    44. Dziurzynski W, Trutwin W. Numerical Simulation of Open Fire in Mine VentilationNetwork: Proceedings of the First International Symposium on Mining Technology&Science[Z]. Xuzhou:1985,p.118-121.
    45.周心权.我国矿井环境模拟和控制技术的研究进展[J].中国安全科学学报.1993,3(1):1-6.
    46.周心权.矿井火灾时期风流稳定性控制的定量分析[C].1991.
    47.黄元平,周心权.试论安全人机工程学在矿业安全中的应用[J].中国安全科学学报.1991(3):28-34.
    48. Xinquan Z. Optimal Control on Underground Mine Fire[D]. Michigan: MichiganTechnological University,1988,p.146.
    49.戚宜欣.矿井火灾烟流温度场及浓度场的数值模拟[J].西安矿业学院学报.1994(1):26-33.
    50.戚宜欣,王省身.矿井火灾时期风流紊乱规律及风流控制的计算机模拟研究[J].煤矿安全.1990(6):27-31.
    51.戚宜欣,王省身.矿井火灾时期风流控制方法的计算机实现[J].煤矿安全.1993(11):16-19.
    52.常心坦.矿井火灾通风的模拟计算[J].煤矿安全.1991(4):22-29.
    53.李学文,郑守淇,常心坦.矿井火灾通风动态模拟并行计算及其可视化[J].煤矿安全.2000(1):28-29.
    54.王德明.国家“九五”科技攻关计划子专题--矿井救灾辅助决策系统及风流控制技术的研究[R].徐州:中国矿业大学,1999.
    55.煤科总院重庆分院灾变通风课题组.巷道火灾时期的通风状态[J].煤炭工程师.1992(4):1-8.
    56.中川祐一,山尾信一郎,赵永生,等.井下火灾期间的风阻变化、通风预测及其计算--与格鲁尔方法相比较[J].煤炭工程师.1989(12):61-65.
    57.驹井武.实际巷道火灾蔓延特征研究[J].资源素材学会志.1990(12).
    58.井上雅弘,郭福生.关于井下发生火灾时的通风温度和风速变化的实验研究[J].煤炭技术.1990(4):35-42.
    59. Laage L W, Yang H. Mine Fire Experiments at the WALDO Mine: Proceedings of the5th US Mine Ventilation Symposium[Z].1991,p.46-52.
    60.吴兵.火风压的实验研究[D].徐州:中国矿业大学,1991.
    61.蒋军成,王省身.矿井竖巷内火灾燃烧模拟实验研究[J].火灾科学.1997,6(2):56-60.
    62.周福宝,王德明,周延.角联网络下行通风火灾的实验研究[J].矿业安全与环保.2001(6):1-3.
    63.周延,王德明,周福宝.水平巷道火灾中烟流逆流层长度的实验研究[J].中国矿业大学学报.2001(5):24-26.
    64.王德明,程远平,周福宝,等.矿井火灾火源燃烧特性的实验研究[J].中国矿业大学学报.2002(1):33-36.
    65.王德明,周福宝,周延.矿井火灾中的火区阻力及节流作用[J].中国矿业大学学报.2001(4):8-11.
    66.傅培舫,周怀春,俞启香.火灾节流过程参数变化时序及其影响因素的研究[J].中国安全科学学报.2005(7):108-112.
    67.程远平,季经纬,李增华.火灾过程中矿用输送带燃烧性能的实验研究[J].辽宁工程技术大学学报(自燃科学版).2002:90-92.
    68.周延,宋双林,郭江炜,等.并联旁侧支路风流逆转次序的实验研究[J].中国矿业大学学报.2009,38(4):467-470.
    69.孙海河,张利海,王玉怀.矿井外因火灾灭火方法选择的探讨[J].华北科技学院学报.2002(1):14-15.
    70. Osipov S. Investigations into Filling a Sealed off Mine Section with Nitrogen[J].Bezop.Truda Prom.,1971(11)p.15-18.
    71. Osipov S. Investigations into filling a sealed off section with Carbon Dioxide[J].Bezopas.Truda Prom.,1968(12)p.27-29.
    72. Belik I. Extinction of a Mine Fire with Carbon Dioxide[J]. Ugol,1971(8)p.46-48.
    73. Osipov S. The Use of Nitrogen for Extinguishing an Underground Fire[J]. Ugol,1970(8)p.60-62.
    74. Grob. results of an experiment to fill a sealed off mine section with nitrogen[J].Bezop.Truda Prom.,1971(11)p.45-48.
    75. Greuer R E. Study on mine fire─fighting using inert gas[M]. U.S.A: US-BM,1974,p.212.
    76. Khitrin N. Physics of combustion and explosion[M]. US Department ofCommence,Washington: Office of technical services,1964.
    77. Wald F. Fighting mine fires with Nitrogen[J]. Tech.Digest SNTL,1964(6)10,p.23-31.
    78. Hajek L. Inert gases for fighting mine fires[M]. Dulni Zachranarstvi: HornichiPribram Vevedde a Technice,1970,p.217.
    79. Osipov S. Increasing the effectiveness of inert gases used for proventingexplosives during isolations of underground fire [J]. Ugol Ukr,1968(4)p.36-38.
    80. Tiesin W. First industrial trials of fighting underground fires by combustiongases at Tchegan Colliery: The3rd international mining congress[Z].Sabzburg,Austria:1963.
    81. Willet L. Sealing off fires underground[J]. The mining engrineer,1962(1)p.709-760.
    82.段玉龙,周心权,丁晓蕾,等.封闭火区注惰下瓦斯气体分布规律的探讨[J].煤炭学报.2010(1):80-84.
    83.张九零,周心权,昌伟伟,等.注惰对封闭火区可燃性气体运移规律影响的研究[J].煤矿安全.2009(9):1-5.
    84.张九零.注惰对封闭火区气体运移规律的影响研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2009.
    85.邱雁,高广伟,罗海珠,等.火区巷道充注惰气过程的模拟研究[J].煤矿安全.2003(4):1-3.
    86.罗新荣,蒋曙光,李增华.综采放顶煤采空区注氮防灭火模拟试验研究[J].中国矿业大学学报.1997(2):42-45.
    87.吴玉国,邬剑明,张东坡,等.综放工作面连续注氮下采空区气体分布及“三带”变化规律[J].煤炭学报.2011(6):964-967.
    88.丁广骧.三维采空区内瓦斯、氮气的扩散运动及有限元解法[J].煤炭学报.1996(4):77-80.
    89. Junfeng W, Youzhong L. Examination of gas change and distribution of thriplestripe at the goaf while injecting nitrogen[J]. Journal of Taiyuan Universityof Technology,2000(31)6,p.638-641.
    90.文虎,徐精彩,葛岭梅,等.采空区注氮防灭火参数研究[J].湘潭矿业学院学报.2001(2):15-18.
    91.李宗翔.综放采空区防灭火注氮数值模拟与参数确定[J].中国安全科学学报.2003(5):57-61.
    92.李宗翔,纪奕君.开区注氮采空区自燃温度场的数值模拟研究[J].力学与实践.2005(4):46-50.
    93.李宗翔,题正义,纪奕君.采空区开区注氮灭火温度场冷却过程的数值模拟[J].中国安全科学学报.2005(9):28-32.
    94.李宗翔,单龙彪,张文君.采空区开区注氮防灭火的数值模拟研究[J].湖南科技大学学报(自然科学版).2004(3):5-9.
    95.李宗翔,李海洋,贾进章. Y形通风采空区注氮防灭火的数值模拟[J].煤炭学报.2005(5):51-55.
    96.梁栋.注氮在采空区的运移特征和数值模拟方法[J].阜新矿业学院学报(自然科学版).1991(4):22-26.
    97.昌伟伟.注惰与火区气体运移及诱发爆炸的关联性研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2007.
    98.邱雁,高广伟,罗海珠.充注惰气抑制矿井火区瓦斯爆炸机理[J].煤矿安全.2003(2):8-11.
    99. Walter B. Fighting mine fires with nitrogen in the Germany coal industry[J].Mine Engineer,1981,p.296.
    100.陈作宾,张建勇.联邦德国煤矿防灭火技术[J].煤炭工程师.1992(1).
    101.Morries R. A review of experiences on the use of inert gases in mine fire[J].Mining Society Technology,1987
    102.Alois Adamus I, Lubomir Hajek I. A review of experiences on the use of nitrogenin CZECH coalmines: Proceedings of the7th US mine ventilation symposium[Z].1995,p.237-241.
    103.Joseph A. Flame extinguishing in the cup burner by inert gases[J]. Fire SafetyJournal,2005(40)p.579-591.
    104.Lewis R. The supply of energy from and to atmospheric eddies: Proceedings ofthe Royal Society [Z].1920,p.354-373.
    105.Stenfan S. Experimental study of fire ventilation during fire fightingoperations[J]. Fire Technology,2001(37)p.69-85.
    106.王兵建.煤矿火区注惰抑爆和致灾机理及其虚拟现实系统研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2007.
    107.王华,葛岭梅,邓军.惰性气体抑制矿井瓦斯爆炸的实验研究[J].矿业安全与环保.2008(1):4-7.
    108.何昆.二氧化碳抑爆性能实验研究[J].消防科学与技术.2011(6):476-478.
    109.王建,段吉员,赵继波,等.惰性气体对可燃气体爆炸反应进程的阻尼效应研究[J].工业安全与环保.2011(7):39-41.
    110.朱迎春,周心权,王海燕,等.封闭火区注惰气引发瓦斯爆炸的数值模拟[J].矿业安全与环保.2009(3):1-3.
    111.张玉龙.注惰与火区大气状态耦合作用规律及与瓦斯爆炸关系研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2007.
    112.Mitcher D W. Mine fires,prevention,detection,fighting[M]. U.S.A: MacleanHuster,1996,p.167.
    113.Kuchta J M. Diagnostics of sealed coal mine fires[M]. U.S.A: Bureau of Mine,1982.
    114.Zabetakis M G. Determining the explosibility of mine atmospheres[M]. U.S.A:Bureau of Mine,1959.
    115.Jones G W. Effect of high pressure on the flammability of naturalgas-air-nitrogen mixtures[M]. U.S.A: Bureau of Mine,1949.
    116.Burgess D S. Flammability of mixed gases[M]. U.S.A: Bureau of Mine,1982.
    117.Tryon G H. Fire protection handbook[M]. Boxton USA: National fire protectionassociation,1969.
    118.Bqdzelewicz H, Ofiok J, Stoklosa J. Organiacja i taktyka w ratownictwiegorniczym[M]. Katowice: Wydaw,1981.
    119.张辛亥,徐精彩,刘继勇,等.高瓦斯矿发火区封闭时瓦斯爆炸危险性预测[J].西安矿业学院学报.1999(2):15-18.
    120.邓存宝,王继仁,洪林.矿井封闭火区内气体运移规律[J].辽宁工程技术大学学报.2004(3):296-298.
    121.杨永斌,王德明,时国庆,等.典型气体指标在矿井火灾状态分析中的应用[J].煤炭工程.2010(4):70-72.
    122.张虎.无烟煤矿井封闭火区熄灭过程中气体变化规律及启封条件探讨[D].太原理工大学,2011.
    123.邵劭.封闭火区大气状态变化规律及最佳注惰量研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2008.
    124.枣庄矿务局柴里煤矿.关于火区启封和复燃条件的探讨[J].煤矿安全.1990(8):38-41.
    125.王继仁,邓存宝,丁百川.矿井封闭火区热交换及启封时间研究[J].辽宁工程技术大学学报.2003(4):452-454.
    126.李金海,周福宝.关于封闭火区启封条件在实践应用中的探讨[J].煤矿安全.2009(12):85-88.
    127.周福宝,李金海.煤矿火区启封后复燃预测的BP神经网络模型[J].采矿与安全工程学报.2010(4):494-498.
    128.吴德建,周福宝,钱新明.煤矿火区安全启封的模糊数学综合评价方法[J].采矿与安全工程学报.2011(1):56-60.
    129.朱令起,郭立稳,周心权,等.密闭火区火源燃烧状态的综合判定[J].煤矿安全.2010(7):48-51.
    130.孙若山,王海燕,周心权,等.矿井火区启封安全性分析及判别准则[J].中国安全生产科学技术.2011(8):42-46.
    131.徐精彩.煤自燃危险区域判定定理[M].北京:煤炭工业出版社,2001:288.
    132.徐精彩,文虎,葛岭梅,等.松散煤体低温氧化放热强度的测定和计算[J].煤炭学报.2000(4):387-390.
    133.王继仁,金智新,邓存宝.煤自燃量子化学理论[M].北京:科学出版社,2007:195.
    134.仲晓星.煤自燃倾向性的氧化动力学测试方法研究[D].中国矿业大学,2008.
    135.朱令起.矿井火灾预测预警及密闭启封安全性研究[D].中国矿业大学(北京),2010.
    136.任德惠,丁焜.高沼气易燃煤层无煤柱开采[M].北京:煤炭工业出版社,1991:280.
    137.Ashok K S, Mahendra P S. Mine fire gas indices and their application to Indiaunderground coal mine fires[J]. International Journal of Coal Geology,2007(69)p.192-204.
    138.Ghosh A K, Banerjee D D. Use of carbon-hydrogen ratio as index in theinvestigation of explosions and underground fires[J]. Journal of Mines,Metalsand Fuels,1967(15)p.334-340.
    139.Ghosh A K, Banerjee D D. Assessment of the seat of heating inside a sealed offarea with a view to combat and control[J]. Proc. Silver Jubilee Seminar onCombating Coal Fires,1980,p.6-10.
    140.Ann G K. Locating fires in abandoned underground coal mines[J]. InternationalJournal of Coal Geology,2004(59)p.49-62.
    141.王兵建.煤矿火区注惰抑爆和致灾机理及其虚拟现实系统研究[D].北京:中国矿业大学(北京),2007.
    142.商登喜.气相色谱仪的原理及应用[M].北京:高等教育出版社,1989:234.
    143.王汝琳,王咏涛.红外检测技术[M].北京:化学工业出版社,2006:275.
    144.薛元修.预报矿井自燃火灾的束管监测系统[J].煤炭科学技术.1983(4):2-5.
    145.中华人民共和国煤炭行业标准.煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件[S].1997.
    146.殷耀西.煤矿自然火灾束管监测系统在平煤十一矿的应用[J].中州煤炭.2007(1):78-79.
    147.张延金,鲍学彬,李常华,等.鹿洼煤矿束管监测系统的安装与使用[J].山东煤炭科技.2003(2):4-5.
    148.王鸿雷,赵云峰. KSS—200束管监测系统在常村煤矿应用[J].西部探矿工程.2006(9):306-307.
    149.孙杰,倪英杰,吴兵.井下束管监测信息综合分析系统在开滦集团的应用[J].煤炭工程.2011(1):106-108.
    150.王正辉,刘胜,刘佩.井下型自然发火预测预报监测系统的开发[J].矿业安全与环保.2006(2):12-14.
    151.俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992:236.

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