采煤工作面CO生成規(guī)律及安全臨界指標(biāo)研究與-西安科技大學(xué)科技處

一、項目名稱：采煤工作面CO生成規(guī)律及安全臨界指標(biāo)研究與應(yīng)用二、主要完成人排序及貢獻：姓名：翟小偉，排名：1，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：提出了工作面回風(fēng)隅角CO安全臨界指標(biāo)模型建立方法，研究了CO氣體的產(chǎn)生規(guī)律?？傮w負(fù)責(zé)項目研究進度及關(guān)鍵技術(shù)突破。姓名：張嬿妮，排名：2，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：提出了CO氣體生成規(guī)律的實驗測試方法，確定了工作面CO氣體產(chǎn)生的影響因素及規(guī)律。姓名：馬靈軍，排名：3，工作單位：神華寧煤集團有限責(zé)任公司，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：提出了CO氣體檢測的現(xiàn)場布置方法；負(fù)責(zé)CO氣體安全臨界指標(biāo)的現(xiàn)場應(yīng)用及組織實施。姓名：王凱，排名：4，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：提出了煤低溫氧化CO氣體產(chǎn)生的動力學(xué)特征，實驗測試了CO氣體低溫氧化產(chǎn)生規(guī)律，構(gòu)建了煤大分子結(jié)構(gòu)，模擬了煤結(jié)構(gòu)中不同官能團對CO的吸、脫附作用。姓名：鄧軍，排名：5，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：理論研究了工作面開采過程中CO氣體產(chǎn)生的綜合因素，負(fù)責(zé)項目的理論分析。姓名：王彩萍，排名：6，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：提出了工作面采空區(qū)CO氣體的運移及積聚規(guī)律，研究了采空區(qū)煤自燃CO氣體的分布規(guī)律。姓名：余行賢，排名：7，工作單位：神華寧煤集團有限責(zé)任公司，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：現(xiàn)場研究了工作面回風(fēng)隅角CO氣體的影響因素，觀測了棗泉煤礦主采工作面回采過程中的CO氣體變化規(guī)律。姓名：王亞超，排名：8，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：負(fù)責(zé)實驗研究煤在低溫氧化過程不同條件下的CO氣體產(chǎn)生規(guī)律。姓名：景巨棟，排名：9，工作單位：神華寧煤集團有限責(zé)任公司，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：應(yīng)用CO氣體安全臨界指標(biāo)，在不同開采工藝工作面進行了實際應(yīng)用，提出了CO安全臨界指標(biāo)的影響因素。姓名：張玉濤，排名：10，工作單位：西安科技大學(xué)，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：研發(fā)了細(xì)菌對CO消失影響的實驗裝置，實驗研究了煤在變環(huán)境條件下細(xì)菌對煤中CO氣體消失的作用過程。姓名：康希武，排名：11，工作單位：神華寧煤集團有限責(zé)任公司，對本項目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻：負(fù)責(zé)現(xiàn)場應(yīng)用過程中CO安全臨界指標(biāo)的修正。三、主要完成單位排序及貢獻：1、西安科技大學(xué)推斷了侏羅紀(jì)煤分子表面官能團結(jié)構(gòu)，理論分析了煤低溫氧化CO產(chǎn)生機理，并借助Gaussian-03W軟件，模擬了煤低溫氧化脫附CO的微觀過程，提出了煤低溫氧化產(chǎn)生CO的3個過程和3個步驟理論，即煤氧吸附、煤氧反應(yīng)及CO脫附；研究了細(xì)菌對CO消失機理的影響規(guī)律，為火區(qū)CO消失機理提出了新的解釋；研究了煤樣在180℃以下CO的產(chǎn)生規(guī)律及6種氧濃度對CO產(chǎn)生規(guī)律的影響，利用大型煤自然發(fā)火實驗裝置，獲取了產(chǎn)生CO的相關(guān)自燃特性參數(shù)；構(gòu)建了正常開采條件下上隅角CO涌出的GM（1,1）灰色預(yù)測模型；首次建立了工作面回風(fēng)隅角CO濃度的安全指標(biāo)計算模型，根據(jù)煤自燃特性參數(shù)和采空區(qū)煤自燃規(guī)律計算出了不同開采方式下工作面回風(fēng)隅角CO濃度的安全指標(biāo)。2、神華寧煤集團有限責(zé)任公司對不同工作面和采空區(qū)的CO、O2進行現(xiàn)場監(jiān)測，獲取了工作面回風(fēng)隅角及采空區(qū)CO積聚規(guī)律，利用灰色系統(tǒng)理論，分析了工作面回風(fēng)隅角CO濃度的主要影響因素，現(xiàn)場成功應(yīng)用了CO安全臨界指標(biāo)體系。四、項目簡介：本課題主要來源為西安科技大學(xué)自選重點科研項目，主要研究領(lǐng)域為煤礦生產(chǎn)安全。中國西部主要開采的侏羅紀(jì)煤層回風(fēng)隅角CO經(jīng)常超限，該類煤層極易自然氧化，煤層實際最短自然發(fā)火期不足20天。多年以來在各煤層開采過程中，多數(shù)礦井都發(fā)生過煤層自然發(fā)火，80％以上的工作面回風(fēng)隅角出現(xiàn)CO氣體超限事故，正常推進期間回風(fēng)隅角最高CO氣體濃度能夠達到300ppm左右，由于對CO產(chǎn)生機理及自燃威脅程度掌握不清，如：2005年，國家煤礦專家組在靈武礦區(qū)“會診”時，特別提出：建立煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報指標(biāo)體系；開展課題研究，精確分析工作面回風(fēng)隅角CO氣體超限的原因；通過監(jiān)測系統(tǒng)提供的氣體數(shù)據(jù)，選取并確定靈敏度高、方便靈活的指標(biāo)性氣體參數(shù)。本課題采用元素分析與紅外光譜實驗方法，獲取了煤分子結(jié)構(gòu)的基本信息，推斷了侏羅紀(jì)煤分子表面官能團結(jié)構(gòu)，理論分析了煤低溫氧化CO產(chǎn)生機理，并借助Gaussian-03W軟件，模擬了煤低溫氧化脫附CO的微觀過程，提出了煤低溫氧化產(chǎn)生CO的3個過程和3個步驟理論，即煤氧吸附、煤氧反應(yīng)及CO脫附；通過自主研發(fā)的設(shè)備，研究了細(xì)菌對CO消失機理的影響規(guī)律，為火區(qū)CO消失機理提出了新的解釋；利用煤自燃程序升溫實驗裝置，研究了煤樣在180℃以下CO的產(chǎn)生規(guī)律及6種氧濃度對CO產(chǎn)生規(guī)律的影響，利用大型煤自然發(fā)火實驗裝置，獲取了產(chǎn)生CO的相關(guān)自燃特性參數(shù)；通過對不同工作面和采空區(qū)的CO、O2進行現(xiàn)場監(jiān)測，獲取了工作面回風(fēng)隅角及采空區(qū)CO積聚規(guī)律，利用灰色系統(tǒng)理論，分析了工作面回風(fēng)隅角CO濃度的主要影響因素，構(gòu)建了正常開采條件下上隅角CO涌出的GM（1,1）灰色預(yù)測模型；在以上研究基礎(chǔ)上，首次建立了工作面回風(fēng)隅角CO濃度的安全指標(biāo)計算模型，根據(jù)煤自燃特性參數(shù)和采空區(qū)煤自燃規(guī)律計算出了不同開采方式下工作面回風(fēng)隅角CO濃度的安全指標(biāo)，該項目研究基于CO產(chǎn)生濃度的煤自燃危險程度更容易反應(yīng)現(xiàn)場自燃發(fā)展過程，應(yīng)用方便快捷。五、主要論文專著目錄和主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄：主要論文專著目錄：序號論文專著名稱刊名作者年卷頁碼（xx年xx卷xx頁）1Theresearchonthethermaldestructionofenvironmentandcontrollingtechniquesofthe4#outcropsfireinHaibaoqingJournalofCoalScicence&EngineeringXWZhai，JDeng，HWen，APDai，JBWu2011,39(3):345-3482CompositeGelasaBarrierBetweenMineWorkingsandCoalFiresLatestDevelopmentsinCoalFireResearchXWZhai，JDeng，XHZhang2010(5)3AnalysisonModeofPracticalTeachingLinkinInnovativeEngineeringMasterEducationAdvancesinMechanicalResearchXWZhai2011,199-200:1697-17034Researchoftheairleakagelawandcontroltechniquesofthespontaneouscombustiondangerouszoneofre-miningcoalbodyProcediaEngineeringXWZhai，JDeng，HWen，WMa2011,26:472–4795Anewforecastmodelforthecarbon-monoxideconcentrationintheuppercornerofminingfaceJournalofCoalScicence&EngineeringDENG，ZHAI，Xiao-wei，Zheng-xin2011,17(1):39-426工作面上隅角CO濃度預(yù)測模型的研究與應(yīng)用煤炭科學(xué)技術(shù)翟小偉，馬靈軍，鄧軍2011,39(11):59-627CO在煤體表面的物理吸附特性模擬研究煤炭工程鄧軍，吳康華，翟小偉，張嬿妮，李培煊2011(12):88-908模擬研究CO對煤氧吸附過程的影響煤礦安全鄧軍，吳康華，翟小偉，張嬿妮，李培煊2011,42(9):16-199低壓下不同煤樣對CO的吸附性能研究煤礦安全文虎，程斌，張嬿妮，郭軍，楊一帆2015,46(3):9-1310不同煤種低溫氧化過程指標(biāo)氣體變化規(guī)律研究煤炭工程王彩萍，王偉峰，鄧軍2013(2):109-11111大采高綜采工作面撤架期間采空區(qū)浮煤自燃防治技術(shù)研究礦業(yè)安全與環(huán)保鄧軍，劉文永，王金平，翟小偉，張福勇2011,38(3):29-3112綜放面停采撤架防滅火技術(shù)研究中國礦業(yè)王亞超，景興鵬，張辛亥，肖旸2012,21(7):90-9313基于指標(biāo)氣體增長率分析法測定煤自燃特征溫度煤炭科學(xué)技術(shù)鄧軍，趙婧昱，張嬿妮2014(7):49-5214玉華礦煤自燃特征溫度增長率分析法測試礦業(yè)安全與環(huán)保鄧軍，趙婧昱，張嬿妮2014(4):7-1015大傾角大采高綜采工作面火災(zāi)治理與防復(fù)燃技術(shù)煤礦安全鄧軍，王凱，翟小偉，費金彪2014,45(1):109-11116煤炭自燃災(zāi)變過程突變特性研究中國安全科學(xué)學(xué)報張玉濤，李亞清，鄧軍，張辛亥2015,25(1):78-8417柴家溝礦1106聯(lián)絡(luò)巷浮煤自燃綜合治理技術(shù)應(yīng)用煤炭工程翟小偉，王慶芳，文虎，段又珉2010(2):37-3918易自燃厚煤層綜放面低速推進條件下煤自燃預(yù)防技術(shù)煤礦安全翟小偉，段又珉，楊聯(lián)恒，馬威2010,41(4):43-4519大斷面巷道頂板煤自燃規(guī)律及控制方法研究陜西煤炭劉明星，翟小偉，余行賢2013,32(4):1-420棗泉煤礦12206綜放面回收期間煤自燃治理技術(shù)研究陜西煤炭陳志中，翟小偉，劉明星，吳康華2011,30(6):38-40主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄：知識產(chǎn)權(quán)類別知識產(chǎn)權(quán)具體名稱國家（地區(qū)）授權(quán)號授權(quán)日期證書編號權(quán)利人發(fā)明人專利有效狀態(tài)實用新型煤自燃高溫程序升溫實驗裝置中國ZL201320783519.22014.06.113616567西安科技大學(xué)鄧軍，文虎，金永飛，劉文永，翟小偉有效六、客觀評價等信息：本項目“采煤工作面CO生成規(guī)律及安全臨界指標(biāo)研究與應(yīng)用”于2015年12月20日由中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織進行了科技成果鑒定，以中國礦業(yè)大學(xué)（北京）周心權(quán)教授為組長的鑒定委員會委員一致認(rèn)為“項目研究成果達到國際先進水平”。本項目提出的科技創(chuàng)新成果，經(jīng)煤炭信息研究院查新工作站查新，得出如下結(jié)論：該課題揭示了煤低溫氧化過程中CO的產(chǎn)生的3個過程即煤氧吸附、煤氧反應(yīng)及CO脫附，通過研究發(fā)現(xiàn)煤中細(xì)菌及水培菌具備加速CO轉(zhuǎn)化的作用特征；采用GM（1.1）灰色系統(tǒng)預(yù)測模型對工作面回風(fēng)隅角CO氣體的影響因素進行了灰色關(guān)聯(lián)分析，確定了工作面回風(fēng)隅角CO濃度的主要來源為煤的常溫復(fù)合氧化，并構(gòu)建了工作面回風(fēng)隅角CO安全臨界指標(biāo)計算模型，適用于不同開采方式下回風(fēng)隅角CO安全指標(biāo)的確定。國內(nèi)外檢索出的中文文獻表明，除課題組成員發(fā)表的相關(guān)論文外，未見與該課題查新點完全相同的文獻報道。本項目是工作面回風(fēng)隅角煤自燃預(yù)測、預(yù)報及防火的重