主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“煤矿重大灾害感知技术和装置”专题

来源:《工矿自动化》

煤炭是中国主要能源,约占一次性能源的70%。煤炭行业是高危行业,瓦斯、火、水等事故困扰着煤矿安全生产。中国煤矿重特大事故死亡人数中,瓦斯事故死亡人数占66.5%,其次是火灾、水灾等。近年来,随着煤炭供给侧结构性改革的不断深化,安全投入大幅增加,安全生产技术装备水平大幅提升,煤矿安全生产形势明显好转,煤矿百万吨死亡率由2015年的0.162下降到2018年的0.093,首次降至0.1以下。但煤矿安全形势依然严峻,重特大事故时有发生。因此,针对瓦斯煤尘爆炸、火灾等煤矿重特大事故特点,研发具有抗灾变能力的瓦斯煤尘爆炸、火灾感知报警装置,对提升中国煤矿重特大事故报警技术和装备水平、提高事故应急救援响应速度和效率、减少事故人员伤亡和财产损失,具有重要的理论意义和实用价值。为进一步推动煤矿重大灾害防治研究工作进步、促进煤矿安全生产形势稳步好转,本刊组织策划了“煤矿重大灾害感知技术和装备”专题,凝练了一批具有代表性、前瞻性的煤矿重大灾害感知技术和装备成果,报道了煤矿火灾识别与监测、煤自燃早期预测、煤自燃诱发瓦斯爆炸、煤自燃危险区域划分等方面的研究进展。非常感谢各位专家在百忙之中撰稿!

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安全

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  • 作者(Author): 孙继平, 孙雁宇, 范伟强

    摘要:分析了矿井外因火灾监测方法,提出了基于可见光和红外图像的矿井外因火灾识别方法。① 温度和烟雾等传感器矿井外因火灾监测方法需多点布置,成本高、维护工作量大。② 可见光图像矿井外因火灾监测方法具有监测范围广、使用简单、成本低、受距离影响小、分辨率高、色彩信息丰富、边缘纹理信息清晰、火焰结构信息便于提取等优点,但受矿灯、巷道灯、车灯及红色物体等影响大。③ 红外图像矿井外因火灾监测方法具有监测范围广、使用简单、可在浓烟等能见度低情况下监测火灾等优点,但监视距离、矿尘、环境温度和湿度、物体表面发射率等均会影响温度测量,近距离的作业人员、白炽灯及机电设备等均会影响火灾监测。④ 基于可见光和红外图像的矿井外因火灾识别方法提高了火灾识别准确率:当可见光图像和红外图像均识别出火灾时,才判定为火灾,发出火灾报警信号;当仅有单一可见光图像或红外图像识别出火灾时,不判定为火灾,发出疑似火灾报警信号。⑤ 通过试验验证了基于可见光和红外图像的矿井外因火灾识别方法的可行性。
  • 作者(Author): 郑学召, 贾勇骁, 郭军, 文虎, 王宝元

    摘要:对磁探法、电阻率法、无线电波法、地质雷达法、气体测量法、同位素测氡法、温度法、遥感法等煤田火灾监测技术的研究现状进行了综述,对比了各技术的优缺点,指出现有煤田火灾监测技术存在环境因素限制多、成本高、自身技术局限多等问题;对煤田火灾监测技术进行了展望,指出无人机挂载红外热成像仪的低空遥感技术是煤田火灾监测技术的发展方向,并提出了以高效化、智能化、集成化为主导的发展思路。
  • 作者(Author): 王海燕, 张雷, 郭增乐

    摘要:采用自主研制的高温源诱发可燃气体爆炸实验系统,模拟高温源诱发甲烷爆炸,对比了高温源和电火花2种诱发方式下甲烷爆炸特性参数的异同。结果表明:高温源诱发方式下甲烷爆炸极限为5.5%~14.5%,电火花诱发方式下为5%~15.5%,高温源诱发方式在爆炸极限边界处更难引爆甲烷;电火花诱发方式下甲烷爆炸具有比高温源诱发方式更明显的温度梯度,在不同甲烷浓度下,高温源诱发方式引爆甲烷时最大爆炸压力均大于电火花诱发方式;高温源诱发方式下最大爆炸压力对应的甲烷体积分数为14.5%,电火花诱发方式下为9.5%和14.5%;各甲烷浓度下高温源诱发方式引爆甲烷时升压时间均大于电火花诱发方式。
  • 作者(Author): 朱玉, 秦汝祥, 邬灿春

    摘要:针对平顶山十矿己15、己16、己17、己18煤层自然发火问题,利用程序升温氧化实验分析各煤层气体生成量变化,确定了煤层标志气体:丙烷可作为己15煤层标志气体,乙烷可作为己16煤层标志气体,CO可作为己17、己18煤层标志气体。将实验数据导入Matlab软件进行曲线拟合,得到了煤层标志气体生成量与温度之间的拟合关系式。利用现场布置的钻孔测量不同时期煤层温度及标志气体生成量,将温度测量数据代入拟合关系式,得到的标志气体生成量计算数据与实际测量数据基本一致,验证了拟合关系式的有效性。
  • 作者(Author): 屈世甲, 安世岗, 武福生, 李鹏

    摘要:针对上湾煤矿12401大采高综采工作面采空区煤自燃防治,通过程序升温氧化实验确定CO作为煤自燃预报指标气体,并辅以C2H4来掌握煤自燃情况;在工作面采空区回风侧铺设束管对采空区气体进行监测,根据监测结果划分了采空区自燃“三带”:距工作面0~32 m处为散热带,32~225 m处为自燃带,225 m以外为窒息带;依据散热带和自燃带总长度及煤最短自燃发火期,计算出工作面最小安全推进速度约为6.4 m/d。该研究结果为工作面防灭火措施制定提供了可靠依据。
  • 作者(Author): 张亢, 杜治昊, 王德明, 窦国兰

    摘要:针对现有矿用防灭火阻化材料存在流动性差、灭火效果不理想、成本高等问题,采用水溶液聚合法合成无机黏土复合高吸水性树脂,对其进行结构表征和热稳定性测定,并结合煤自燃升温过程对其阻化性能进行研究。红外光谱测试及热稳定性分析结果表明,制备的复合高吸水性树脂具有高吸水性特征的主要官能团,热稳定性高。采用CaCl2、抗坏血酸、复合高吸水性树脂3种阻化剂对煤样进行阻化处理,并对阻化后的煤样进行氧化动力学和指标性气体测试,结果表明,相比原煤、CaCl2溶液和抗坏血酸阻化的煤样,煤样温度达到70 ℃时复合高吸水性树脂阻化煤样氧消耗量最小,交叉点温度最高,产生CO和CO2所需的初始温度更高,说明复合高吸水性树脂对煤自燃的抑制效果更好。
  • 作者(Author): 康文杰, 周亮宇, 王德明, 李金帅

    摘要:针对现有煤最短自然发火期预测方法存在操作复杂、耗时费力等问题,提出了一种煤最短自然发火期快速预测方法。通过煤自燃特性的氧化动力学测试获得煤氧化过程中不同阶段的特征参数,利用线性拟合建立了煤自燃倾向性判定指数和绝热氧化时间的函数关系;根据F-K热自燃理论,建立了煤绝热氧化时间和特征尺寸之间的函数关系;利用以上函数关系推导出煤最短自然发火期快速预测模型。基于该方法获得的煤最短自然发火期预测值与实际值基本一致。该方法耗时少、操作简单,适合大量煤样的最短自然发火期预测。

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