煤炭自燃是常見的煤礦災(zāi)害之一，在特定環(huán)境下，一旦某一區(qū)域的煤體氧化放出的熱量不能及時被漏風(fēng)產(chǎn)生的對流換熱和表面導(dǎo)熱作用帶走，溫度就會不斷升高導(dǎo)致火災(zāi)，甚至引發(fā)爆炸。煤炭自燃是由于煤體表面各種活性結(jié)構(gòu)與氧發(fā)生物理吸附、化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)放出的熱量大于散發(fā)的熱量時，煤溫上升而導(dǎo)致的。煤體與氧氣從開始接觸到發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的各個階段伴隨著反應(yīng)氣態(tài)產(chǎn)物增加、氧含量減少，且有放熱和吸熱效應(yīng)發(fā)生。熱量的產(chǎn)生導(dǎo)致煤與空隙內(nèi)氣體內(nèi)能改變及煤體內(nèi)部產(chǎn)生溫差，從而造成熱對流、熱傳導(dǎo)以及熱量的積聚。煤體內(nèi)部氣體成分、含量和內(nèi)能的變化改變氣體的運(yùn)移過程，氣體運(yùn)移過程的改變影響空氣滲流，從而導(dǎo)致氧含量發(fā)生改變，又進(jìn)一步影響到熱傳導(dǎo)、熱對流、熱積聚、煤氧復(fù)合等一系列過程。不同的松散煤體各物性因?qū)α骱涂妆诘妮椛?、空隙率、空隙分布和形狀、空隙尺寸、空隙?nèi)的氣體傳導(dǎo)、煤種等多種因素有關(guān)。針對這一現(xiàn)狀，項(xiàng)目運(yùn)用絕熱氧化實(shí)驗(yàn)裝置、自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)爐及熱分析儀等技術(shù)，探討影響煤自然發(fā)火的多種因素，并且為防滅火工作的開展提供一定的理論支撐。 1）灰分對煤自燃影響的實(shí)驗(yàn)研究。通過絕熱氧化實(shí)驗(yàn)研究不同灰分含量對煤自燃特性的影響，分析灰分的作用機(jī)理，并討論R70、CPT、B-M指標(biāo)受灰分影響的變化情況。 2）絕熱氧化實(shí)驗(yàn)下煤自燃臨界點(diǎn)研究。為探究煤自燃過程的反應(yīng)特征與建立煤自燃臨界溫度點(diǎn)的判定模型，對6種煤樣進(jìn)行了絕熱氧化升溫實(shí)驗(yàn)，采用煤樣活化能指標(biāo)在不同時間段的變化情況來表征煤低溫氧化內(nèi)在特征 3）煤自燃全過程高溫區(qū)域及指標(biāo)氣體時空變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究。利用煤自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)爐模擬了煤樣從常溫至著火點(diǎn)的自燃全過程，全面詳細(xì)地分析煤自然發(fā)火各階段煤體溫度及高溫點(diǎn)移動機(jī)理，并且闡述指標(biāo)氣體的時空變化情況。 4）初始溫度對煤自然發(fā)火期的影響研究。改變起始溫度值，進(jìn)行計(jì)算得到不同起始溫度下的自然發(fā)火期，建立了起始溫度與自然發(fā)火期關(guān)系模型。 2100433B

煤自燃火災(zāi)嚴(yán)重威脅著煤炭生產(chǎn)和儲運(yùn)的安全，給煤炭產(chǎn)業(yè)帶來極大的安全隱患。為有效的防治煤炭自然，研究煤炭自燃特征，確定煤最短自然發(fā)火期計(jì)算模型，并提出煤炭自然發(fā)火期的測定方法具有重要意義.本研究依據(jù)煤絕熱實(shí)驗(yàn)計(jì)算活化能，并依此計(jì)算基于活化能的自然發(fā)火期計(jì)算模型，在此基礎(chǔ)上依據(jù)傳熱學(xué)、傳質(zhì)學(xué)和滲流力學(xué)理論，建立多因素影響下的煤炭最短發(fā)火期解算模型和測定方法。最后根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)驗(yàn)證、修正模型和方法。

煤層自燃發(fā)火期是指在開采過程中暴露的煤炭，從接觸空氣到發(fā)生自燃的一段時間。一般以月為單位。它是自燃發(fā)火危險程度在時間上的量度，發(fā)火期愈短的煤層自燃發(fā)火危險程度愈大。

煤層自燃發(fā)火期在1年以內(nèi)的認(rèn)為是自燃發(fā)火嚴(yán)重的危險煤層，該礦井為自燃發(fā)火嚴(yán)重危險的礦井。 2100433B

《煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)及防治技術(shù)》在分析煤層自然發(fā)火基本概念和理論的基礎(chǔ)上，研究了煤層自燃傾向性的鑒定方法、煤層自然發(fā)火危險程度的綜合評價、煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)指標(biāo)氣體分析方法；建立了煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、開發(fā)了煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)；最后介紹了煤層自然發(fā)火的防治技術(shù)。《煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)及防治技術(shù)》主要供礦山企業(yè)的工程技術(shù)人員及管理干部使用，也可作為科研院所科研人員、礦業(yè)類專業(yè)大學(xué)本科生及研究生參考用書。

《煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)及防治技術(shù)》由冶金工業(yè)出版社出版。

1 緒論

1.1 煤炭自然發(fā)火基本概念和理論概述

1.1.1 煤炭自然發(fā)火機(jī)理

1.1.2 煤的氧化自燃過程

1.1.3 煤的自然發(fā)火期

1.1.4 影響煤炭自然發(fā)火的因素

1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1 煤自燃傾向性研究現(xiàn)狀

1.2.2 煤炭自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀

2 煤層自燃傾向性鑒定及分類

2.1 煤樣的采取與制備

2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和實(shí)驗(yàn)方法

2.3 開灤礦區(qū)各礦煤層自燃傾向性鑒定及分類

2.3.1 荊各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.2 趙各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.3 呂家坨礦煤層自燃傾向性分析

2.3.4 范各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.5 錢家營礦煤層自燃傾向性分析

2.3.6 唐山礦煤層自燃傾向性分析

2.3.7 馬家溝礦煤層自燃傾向性分析

2.3.8 東歡坨礦煤層自燃傾向性分析

2.3.9 林南倉礦煤層自燃傾向性分析

3 煤層自然發(fā)火危險程度的綜合評價

3.1 煤層自然發(fā)火危險性評估指標(biāo)的基礎(chǔ)

3.2 煤層自然發(fā)火危險性的綜合評估分類

3.2.1 潛伏期法

3.2.2 Feng、Chakravorty和Cochrane方法

3.2.3 Olpinski方法

3.2.4 Bystron和Urbanski方法

3.2.5 修正過的Bystron和Urbanski方法

3.2.6 模糊聚類分類法

3.2.7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

3.2.8 目前煤層自然發(fā)火危險性評估的現(xiàn)狀

3.3 煤層自然發(fā)火危險程度指標(biāo)體系的建立

3.3.1 煤的自燃傾向性指標(biāo)體系的建立

3.3.2 煤層地質(zhì)賦存條件評價指標(biāo)體系的建立

3.3.3 開采技術(shù)因素評價指標(biāo)體系的建立

3.3.4 通風(fēng)因素評價指標(biāo)體系的建立

3.3.5 預(yù)防措施評價指標(biāo)體系的建立

3.4 模糊聚類分析

3.4.1 數(shù)據(jù)的處理

3.4.2 逐步聚類分析法的基本思想

3.4.3 標(biāo)定（建立模糊相似關(guān)系）

3.4.4 聚類

3.4.5 樣本的聚類檢驗(yàn)分析

4 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)指標(biāo)氣體

4.1 煤氧化升溫實(shí)驗(yàn)

4.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

4.1.2 實(shí)驗(yàn)條件

4.1.3 氣相色譜儀的工作原理

4.1.4 實(shí)驗(yàn)方法

4.2 開灤礦區(qū)各礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)指標(biāo)氣體

4.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.2.2 指標(biāo)氣體的優(yōu)選與應(yīng)用

5 煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立

5.1 各指標(biāo)氣體可信度的灰色關(guān)聯(lián)分析法

5.1.1 灰色關(guān)聯(lián)分析

5.1.2 指標(biāo)氣體與煤溫的灰色關(guān)聯(lián)分析

5.2 預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建立

5.2.1 預(yù)測指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的建立

5.2.2 預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)

6 煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)的研發(fā)

6.1 煤層自然發(fā)火模糊預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)總體方案

6.1.1 煤層自然發(fā)火模糊預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)硬件方案

6.1.2 煤層自然發(fā)火模糊預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)軟件方案

6.2 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)

6.2.1 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)檢測環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)

6.2.2 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的氣體檢測

6.2.3 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)的溫度檢測

6.3 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊環(huán)節(jié)

6.3.1 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊環(huán)節(jié)的局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

6.3.2 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊環(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

6.3.3 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊環(huán)節(jié)的FTP通訊設(shè)置

6.3.4 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊環(huán)節(jié)的實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置

6.3.5 模糊控制計(jì)算機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)采集

6.4 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)

6.4.1 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的硬件

6.4.2 煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報(bào)模糊系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)的原理和軟件

7 煤層自然發(fā)火防治技術(shù)

7.1 開采技術(shù)措施

7.2 通風(fēng)措施防治自然發(fā)火

7.3 介質(zhì)法防滅自然發(fā)火

7.3.1 灌漿防滅火

7.3.2 凝膠防滅火

7.3.3 注氮防滅火

7.3.4 泡沫防滅火

參考文獻(xiàn)2100433B