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基于分形与混沌的煤自燃参数及状态预报研究

煤自燃火灾是影响煤矿安全生产的主要灾害之一,探索煤自燃现象背后的规律性,对火灾进行有效的预测和预报具有非常重要的理论意义和工程应用价值。为此,本论文应用混沌和分形的相关理论从一个新的角度对煤自燃现象进行一些尝试性研究。分析了煤的分形孔隙结构,计算了煤体的孔隙度、分形通道的曲折因子、扩散系数以及其它的一些特性参数。另外,用分形理论对煤自然氧化时间序列进行研究,其结果表明,煤自然氧化时间序列虽然表面上杂乱无章,但在无标度区内具有标度对称性,可以用分维数来定量描述。松散煤体自然氧化时间序列是一种分形时间序列,满足分形分布。分维数的大小反映了煤氧化的不同程度,出现异常情况下气体时间序列分维数比正常情况下高,而Hurst指数值则正好相反。它们都表明了系统出现异常时的状态更加的复杂和无规律。并从混沌学的角度讨论了煤自然氧化时间序列的混沌特性、系统独立变量的最小数目以及系统的混沌度等混沌动力学参数。最后,应用基于最大Lyapunov指数的时间  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

《世界有色金属》2017年03期
世界有色金属

浅谈海州露天矿残煤自燃治理措施

海州露天矿位于阜新市主导风向上,其残煤自燃造成了严重环境污染,这也是阜新地区雾霾天气的一个主要成因[1,2]。1海州露天矿煤系地层(1)孙家湾本层:岩性灰色,砂质页岩、砂岩5~15m,煤层厚8~27 m;(2)孙家湾中层:岩性灰色,砂质页岩,厚5~20 m,煤层厚1~4 m;(3)孙家湾下层:岩性灰色,砂质页岩,厚10~30 m,煤层厚5~20 m;(4)孙家湾下下层:岩性灰色,砂质页岩,厚5~25 m,煤层厚0.5~4.0 m;(5)中间煤层:岩性为白色,砂质页岩、砂岩、砾岩厚0~50 m,煤层厚5 m;(6)太平上煤层:岩性灰色,砂质页岩含煤层,厚0~55m;(7)太平中煤层:白色,砂质页岩,厚1~40 m,煤层厚1~4 m;(8)太平下煤层:岩性深灰色,砂质页岩、砂岩夹薄煤层,厚10~100 m;(9)高德层群:有6个煤层分层,含煤层为薄煤层,煤层厚在0.26 m~1.46 m之间。煤系地层产状:倾向130~150°,倾角...  (本文共2页) 阅读全文>>

《煤炭技术》2017年04期
煤炭技术

变氧浓度环境下煤自燃临界温度及影响因素分析

0引言煤自燃是一个非线性的动态过程,包括低温缓慢自热阶段和加速氧化阶段。临界温度是由低温氧化阶段向加速氧化阶段转变的转折点,也是煤氧化升温动力学参数的突变点。临界温度是连接煤低温氧化和快速氧化阶段的桥梁,在整个煤炭自燃过程中具有承上启下的重要作用。快速准确地测试不同煤种的临界温度,将煤温控制于临界温度以下,对煤炭自燃的防治具有极其重要的指导意义。一般情况下,煤自然发火会经历3个阶段,即潜伏阶段、蓄热阶段和燃烧阶段。临界温度即为煤自然由潜伏期到自热期转变的一个温度节点。研究煤自燃临界温度及其影响因素对于研究煤自燃机理和低温自然发火过程具有非常重大意义,对指导现场实际工作也有一定的指导意义。目前对于煤自燃临界温度研究的主要方法:(1)根据煤体升温过程煤温变化规律,结合CO、CO2产生率等参数确定煤样临界温度;(2)根据CO浓度随煤温变化规律确定煤自燃临界温度;(3)交叉点温度法应用与测试煤自燃临界温度;(4)通过划分阶段、定性分析和...  (本文共4页) 阅读全文>>

《西安科技大学学报》2017年03期
西安科技大学学报

离子液体抑制煤自燃的程序升温试验研究

0引言煤的自燃,不仅会污染环境造成严重的资源浪费,还会造成人员的伤亡。因此,防止煤自燃尤为重要。目前,较常用的煤自燃防灭火技术主要有注水、灌浆、漏风封堵、均压、或使用阻化剂、惰性气体、胶体等[1-2]。其中,利用阻化剂抑制煤自燃是国内外煤矿常用的防灭火技术之一。阻化剂主要有铵盐阻化剂、凝胶阻化剂、复合阻化剂、高聚物阻化剂、泡沫阻化剂等[3-4]。一般易燃的低变质程度煤含有大量易被氧化的含氧官能团和脂肪族烃基,且煤的芳环连有较多活性侧链。脂肪族烃基越多,煤受氧攻击的概率越高,越易氧化;芳环所连侧链以及结构单元之间的桥键中的含氧官能团的存在使得煤对空气中的氧有很大的吸附能力,增强了煤氧化的能力[5]。因此,要抑制煤的氧化能力,则要从煤的活性结构入手。有机物和高聚物在离子液体中易于溶解,王兰云等[6]基于这一物理性质,选用咪唑类离子液体开展研究,结果表明其对煤结构中的官能团具有较强破坏作用;耿胜楚等[7]研究经过离子液体处理过后的煤样...  (本文共7页) 阅读全文>>

《煤炭与化工》2017年05期
煤炭与化工

变氧环境下林南仓矿煤自燃早期预测模型

火灾是我国重要的煤矿灾害之一,煤自燃导致火灾的概率和造成的损失比较大[1-4],所以研究煤层自燃并进行预测,在矿井火灾防治中尤为重要。越来越多的学者在进行程序升温氧化的实验过程中发现,CO2与CO作为煤自然发火的指标气体,在氧化过程中一直存在[5-9]。邓军、马蓉等在程序升温氧化实验过程中,指出可以用CO2与CO气体产生速度预报煤层的自燃状况[10];张晞、史波波等研究了煤自然发火过程中,标志气体的产生规律[11];朱令起、邵静静等通过采用研究CO2与CO浓度比值φ与煤温的相关关系,提出了建立烟煤自燃评判模型的过程中,优先采用指数函数拟合方法[12]。邓军等进行了大型煤样自然发火的实验,从理论上分析了煤自燃过程,预测出了可以作为判定煤体自然发火的模型[13]。对林南仓矿的8个煤样进行绝氧条件下和8%、12%、14%、17%四个氧浓度环境下的程序升温实验,此次实验的目的在于,通过实验室人工模拟林南仓矿自燃氧化,定性、定量地分析煤自...  (本文共5页) 阅读全文>>

《氮肥与合成气》2017年08期
氮肥与合成气

圆形料仓煤自燃的防治措施

圆形料仓煤堆发生自燃不但会降低煤的品质,同时还会产生大量的易燃易爆有毒有害气体。煤自燃产生的高温直接导致料仓围墙及挡煤墙的混凝土发生脆裂脱落,给煤气化装置的安全运行带来极大的安全隐患。1煤自燃的原因煤堆中的煤与空气接触,会发生氧化反应,并放出热量。煤发生氧化反应后,煤堆的温度升高,也加速了煤的氧化反应速度,导致煤堆的温度越来越高。当温度超过煤的自燃点时,就会发生自燃。煤主要由碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分组成,煤中硫成分的存在又在另一方面提供了煤自燃的重要条件。因为煤中的硫与氧以及水分反应生成二氧化硫及硫黄,这些反应都是放热反应。在通风条件不好的煤垛中,热量长期积聚无法散发,为煤自燃提供了重要条件。圆形料仓煤的堆放是煤由高处落下散落在地面上,随着煤垛高度的增加,大块会沿着煤垛的斜面滚落到煤垛的四周,直接造成煤堆中心粒度相对偏小,煤块集中在煤垛的底部及四周。煤堆发生自燃往往是由于通风不好致使热量积累,而外层煤的热量能得到散发,所以...  (本文共1页) 阅读全文>>