采矿工程毕业论文--巷道煤层自燃危险性分析与防治.doc

星村煤矿深井巷道煤层自燃危险性分析与防治 摘 要 通过分析星村煤矿煤层巷道的自燃危险性，结合实际煤层自燃隐患产生的地点，提出了防治的手段，达到了预防火灾事故的目的。 关键词 深井；煤层巷道；自燃危险性；分析；防治 1 概述 瓦斯 2010年度矿井瓦斯等级鉴定结果：矿井绝对瓦斯涌出量0.00m3/min，相对瓦斯涌出量0.00m3/t；矿井绝对二氧化碳涌出量5.18m3/min，相对二氧化碳涌出量2.77m3/t。矿井无高瓦斯区，为低瓦斯矿井。 煤尘 2005年1月和3月分别委托煤炭科学研究总院抚顺分院对煤尘爆炸性进行鉴定，鉴定结果为主采2、3煤层的煤尘均具有强爆炸性，煤尘爆炸指数分别为42.82%和38.90%。 煤的自燃 2005年1月和3月分别委托煤炭科学研究总院抚顺分院对煤层自燃倾向性进行鉴定，鉴定结果为2、3煤层均为Ⅱ类自燃煤层。2006年5月，西安科技大学与星村煤矿进行项目合作，并出具《星村煤矿煤样自燃特性测试报告》，根据测试报告，星村煤矿开采的3煤层在起始温度为27.7℃时实验最短自然发火期为52天，统计煤层最短自然发火期为31天。 地温 根据星村煤矿精查地质报告，该区平均地温梯度为2.0℃/100m，属正常地温区。由测温资料看出，3煤层是一良好隔热层，其上、下具有不同的地温梯度，3煤之上地温梯度为1.5℃/100m，3煤层之下地温梯度为2.9℃/100m。采区3层煤最大深度为1350m，按地温梯度计算地温为42℃。最短自然发火期.5.1自然发火期预测的人工神经网络模型及其学习 煤自燃在低温阶段的升温速率非常缓慢，但温度超过150℃后，供氧适宜的条件下，几乎所有的煤在1d以内温度就会升高到着火点。因而本文仅研究煤从常温到150℃范围的耗氧速率及CO、CO2产生率与发火期间的非线性关系，并据此预测煤的自然发火期。采用S型函数的前向三层人工神经网络表征这种关系，网络的输入层为煤样在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃下的耗氧速率、CO产生率和CO2产生率，是一个N=30维向量。网络第一层有L=20个神经元，第二层有K=15个神经元，第三层为输出层向量，其期望值为煤的自然发火期，有M=8个神经元。通过自然发火实验测定的发火期一般只能精确到1天，因而神经网络输出只取整数。神经元的变换函数采用Sigmoid函数。由于网络的输出值容易接近0或1，故将煤的自然发火期转换成二进制数，共有8位，即可实现发火期从0到255天的预测。预测精度理论上可达到1d，与煤自然发火实验精度相同。 煤自燃过程特征温度TG实验研究 目前热分析方法共分为九类十七种，其中主要和常用的热分析法是热重分析法(Thermogravimetry,TG)、差热分析法（Differential Thermal Analysis,DTA）、差示扫描量热法（Diferential Scanning Calorimetry,DSC）。热重法是在程序控制温度下，测量物质的质量与温度的关系。通常热重分析法分为两种类型：非等温热重法和等温热重法。非等温热重法是在程序升温下测定物质质量变化与温度的关系；等温热重法是在恒温下测量物质质量变化与温度变化的关系。等温法常需要在较宽的温度范围内进行实验，虽然比较准确但是比较费时，目前采用的较少。非等温法简便、实用、应用广泛。本次实验就采用非等温测量法。差热分析是在程序控制的温度下，测量物质与参比物质之间的温度差与温度的关系。差示扫描量热法是在程序的控制温度下测量输入到物质和参比物的功率差与温度的关系。 从煤的TGA和DTG曲线，可以清楚地看到煤从室温开始被空气氧化达到着火点以至燃烧结束时煤重量及煤氧复合速度变化的全过程。 2.5.2 热重实验 本实验采用德国耐驰公司的TG209热重分析仪，如图1a和1b所示，其相关参数如下： 温度范围：室温至1000℃ 承重最大值：1.0g 灵敏度：0.1 天平精确度：±0.1% 载气流量：载气90ml/min；保护气体10ml/min 加热速率：0.1-50℃/min，最小间隔为0.01℃/min 样品盘：铂坩埚。 所有煤样都是在空气中破碎、筛分，然后通入氮气冲洗30min，最后装入磨口瓶中。 图1b 热重分析仪示意图 2.5.3 实验条件 在实验室空气氛围中将煤样粉碎：(1)粒度：煤样筛分为：0.074-0.088mm、0.088-0.098mm、0.098-0.15mm、0.15-0.2mm、0.2-0.3mm、0.3-0.45mm六种不同粒度。 (2)气氛：对于每一种粒度范围煤样通入氧浓度为5％、10％、13％、15％、21％的氧氮混合气体。(3)样本量：10mg、20mg、30mg。(4)所有样