RU2407896C1 - Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage - Google Patents
Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage Download PDFInfo
- Publication number
- RU2407896C1 RU2407896C1 RU2009125937/03A RU2009125937A RU2407896C1 RU 2407896 C1 RU2407896 C1 RU 2407896C1 RU 2009125937/03 A RU2009125937/03 A RU 2009125937/03A RU 2009125937 A RU2009125937 A RU 2009125937A RU 2407896 C1 RU2407896 C1 RU 2407896C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- liquid aerosol
- sorbent
- early stage
- coal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для борьбы с эндогенными пожарами.The invention relates to the mining industry and can be used to combat endogenous fires.
Известен способ обнаружения эндогенных пожаров по выделению пожарных газов (Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров на угольных шахтах. - М.: Недра, 1977).A known method of detecting endogenous fires by the release of fire gases (Lindenau NI, Mayevskaya VM, Krylov VF Origin, prevention and suppression of endogenous fires in coal mines. - M .: Nedra, 1977).
Недостатком известного способа является невозможность обнаружения процесса самовозгорания на ранней стадии из-за особенности выделения пожарных газов.The disadvantage of this method is the inability to detect the process of spontaneous combustion at an early stage due to the peculiarities of the emission of fire gases.
Известен способ обнаружения ранней стадии процесса самовозгорания угля в шахтах, включающий измерение на входе и выходе из скопления угля влагосодержания воздуха (А.С. СССР №972144, Кл. E21F 5/00).There is a method of detecting an early stage of the process of coal spontaneous combustion in mines, including measuring the moisture content of air at the inlet and outlet of coal accumulations (AS USSR No. 972144, Cl. E21F 5/00).
Недостатком данного способа является низкая эффективность из-за колебания влажности входящего в выработанное пространство воздуха под действием изменения температуры атмосферного воздуха и расстояния от лавы до входа поступающей струи воздуха в шахту.The disadvantage of this method is the low efficiency due to fluctuations in the humidity of the air entering the mine under the influence of changes in the temperature of the atmospheric air and the distance from the lava to the entrance of the incoming air stream into the mine.
Наиболее близким техническим решением является способ обнаружения ранней стадии процесса самовозгорания угля в шахтах, включающий определение содержания жидкого аэрозоля в прошедшем через скопление угля воздухе, а для определения количества жидкого аэрозоля воздух пропускают через сорбент, например силикагель (Патент Российской Федерации №2169844, МПК 7 E21F 5/00).The closest technical solution is a method for detecting an early stage of coal spontaneous combustion in mines, including determining the content of liquid aerosol in the air passing through a coal accumulation, and to determine the amount of liquid aerosol, air is passed through a sorbent, for example silica gel (Patent of the Russian Federation No. 2169844, IPC 7 E21F 5/00).
Недостатком данного способа является низкая эффективность обнаружения ранней стадии процесса самовозгорания угля из-за возможности поглощения сорбентом не только жидкого аэрозоля, но и водяного пара. Поэтому увеличение массы сорбента после прохождения через него воздуха не будет соответствовать массе жидкого аэрозоля в воздухе, что может вызвать ошибку при обнаружении самовозгорания и оценке температуры очага.The disadvantage of this method is the low detection efficiency of the early stage of the process of spontaneous combustion of coal due to the possibility of absorption by the sorbent of not only liquid aerosol, but also water vapor. Therefore, an increase in the mass of the sorbent after air passes through it will not correspond to the mass of liquid aerosol in the air, which can cause an error in the detection of spontaneous combustion and assessment of the temperature of the focus.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа обнаружения процесса самовозгорания угля на ранней стадии, повышение безопасности горных работ.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the method for detecting the process of spontaneous combustion of coal at an early stage, increasing the safety of mining.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обнаружения процесса самовозгорания угля на ранней стадии, включающему определение содержания жидкого аэрозоля в воздухе, прошедшем через скопление угля, путем подачи этого воздуха через сорбент, дополнительно определяют относительную влажность пробы воздуха, прошедшей через сорбент, причем содержание жидкого аэрозоля в воздухе рассчитывают по формулеThis goal is achieved by the fact that according to the method for detecting the process of spontaneous combustion of coal at an early stage, which includes determining the content of liquid aerosol in the air passing through the accumulation of coal by supplying this air through the sorbent, the relative humidity of the air sample passing through the sorbent is further determined, and the content of liquid aerosol in air is calculated by the formula
где СЖ - содержание жидкого аэрозоля в воздухе, кг/м3;where C W - the content of liquid aerosol in the air, kg / m 3 ;
МП - масса жидкого аэрозоля и пара в пробе воздуха, поглощенная сорбентом, кг;M P - the mass of liquid aerosol and steam in the air sample, absorbed by the sorbent, kg;
V - объем воздуха, прошедшего через сорбент, м3;V is the volume of air passing through the sorbent, m 3 ;
ρ - плотность воздуха, кг/м3;ρ is the density of air, kg / m 3 ;
P - давление насыщенного водяного пара;P is the pressure of saturated water vapor;
P0 - барометрическое давление воздуха;P 0 - barometric air pressure;
φ - относительная влажность воздуха после прохождения сорбента.φ is the relative humidity after passing the sorbent.
В известном изобретении для определения количества жидкого аэрозоля воздух пропускают через сорбент. Однако при анализе этого процесса необходимо учесть следующие факторы:In the known invention, to determine the amount of liquid aerosol, air is passed through a sorbent. However, when analyzing this process, the following factors must be taken into account:
1. Сорбент (обычно силикагель) поглощает не только жидкую фазу, но и пар.1. Sorbent (usually silica gel) absorbs not only the liquid phase, but also the vapor.
2. После прохождения сорбента в воздухе остается непоглощенный пар, количество которого зависит от скорости движения воздуха, параметров воздуха и свойств сорбента.2. After passing the sorbent in the air, non-absorbed steam remains, the amount of which depends on the air velocity, air parameters and properties of the sorbent.
Учитывая эти факторы, для подсчета количества жидкого аэрозоля, содержащегося в рудничном воздухе, составляют уравнение баланса пара и жидкой фазы в воздухе до и после прохождения сорбентаGiven these factors, to calculate the amount of liquid aerosol contained in the mine air, the equation for the balance of vapor and liquid phase in the air is made before and after the passage of the sorbent
где МП1 - масса пара в пробе воздуха до взаимодействия с сорбентом, кг;where M P1 is the mass of steam in the air sample before interaction with the sorbent, kg;
МЖ - масса жидкого аэрозоля в пробе воздуха до взаимодействия с сорбентом, кг;M W - the mass of liquid aerosol in the air sample before interaction with the sorbent, kg;
МП - масса жидкого аэрозоля и пара в пробе воздуха, поглощенная сорбентом, кг;M P - the mass of liquid aerosol and steam in the air sample, absorbed by the sorbent, kg;
МП2 - масса пара в пробе воздуха, не поглощенная сорбентом, кг.M P2 - the mass of steam in the air sample, not absorbed by the sorbent, kg
Массу жидкого аэрозоля в воздухе с учетом уравнения (1) рассчитывают по формулеThe mass of liquid aerosol in air, taking into account equation (1), is calculated by the formula
Массу поглощенного сорбентом жидкого аэрозоля и пара определяют в процессе измерения как разницу масс сорбента до и после прохождения рудничного воздуха. Содержание пара в воздухе подсчитывают по формулеThe mass of liquid aerosol and steam absorbed by the sorbent is determined during the measurement as the difference in mass of the sorbent before and after the passage of mine air. The vapor content in the air is calculated by the formula
где d - содержание пара в воздухе, кг/кг;where d is the vapor content in air, kg / kg;
P - давление насыщенного водяного пара;P is the pressure of saturated water vapor;
P0 - барометрическое давление воздуха;P 0 - barometric air pressure;
φ - относительная влажность воздуха.φ is the relative humidity.
При расчете массы пара в пробе рудничного воздуха до подачи через сорбент необходимо учесть, что относительная влажность этого воздуха равнялась 100% (φ=1). С учетом этого фактора масса пара в воздухе до поступления через сорбент определяется по формулеWhen calculating the mass of steam in the mine air sample before feeding through the sorbent, it must be taken into account that the relative humidity of this air was 100% (φ = 1). Given this factor, the mass of steam in the air before entering through the sorbent is determined by the formula
где V - объем воздуха, прошедшего через сорбент, м3;where V is the volume of air passing through the sorbent, m 3 ;
ρ - плотность воздуха, кг/м3;ρ is the density of air, kg / m 3 ;
Для расчета массы пара, прошедшей через сорбент, необходимо определить относительную влажность воздуха после сорбента. Для этого пробу воздуха после сорбента пропускают, например, через психрометр. С учетом найденной относительной влажности воздуха рассчитывают количество прошедшего через сорбент пара по формулеTo calculate the mass of steam passing through the sorbent, it is necessary to determine the relative humidity of the air after the sorbent. For this, a sample of air after the sorbent is passed, for example, through a psychrometer. Based on the found relative humidity, calculate the amount of steam passed through the sorbent according to the formula
где φ - относительная влажность воздуха после прохождения сорбента;where φ is the relative humidity after passing the sorbent;
P - давление насыщенного водяного пара;P is the pressure of saturated water vapor;
P0 - барометрическое давление воздуха;P 0 - barometric air pressure;
МП2 - масса пара в пробе воздуха, не поглощенная сорбентом, кг.M P2 - the mass of steam in the air sample, not absorbed by the sorbent, kg
Подставляя выражения (4) и (5) в (2), получают формулу для определения содержания жидкого аэрозоля в воздухеSubstituting expressions (4) and (5) in (2), we obtain a formula for determining the content of liquid aerosol in the air
где СЖ - содержание жидкого аэрозоля в воздухе, кг/м3;where C W - the content of liquid aerosol in the air, kg / m 3 ;
МЖ - масса жидкого аэрозоля в пробе воздуха до взаимодействия с сорбентом, кг;M W - the mass of liquid aerosol in the air sample before interaction with the sorbent, kg;
МП - масса жидкого аэрозоля и пара в пробе воздуха, поглощенная сорбентом, кг;M P - the mass of liquid aerosol and steam in the air sample, absorbed by the sorbent, kg;
V - объем воздуха, прошедшего через сорбент, м3;V is the volume of air passing through the sorbent, m 3 ;
ρ - плотность воздуха, кг/м3;ρ is the density of air, kg / m 3 ;
P - давление насыщенного водяного пара;P is the pressure of saturated water vapor;
Р0 - барометрическое давление воздуха;P 0 - barometric air pressure;
φ - относительная влажность воздуха после прохождения сорбента.φ is the relative humidity after passing the sorbent.
Пример применения способа. В лаве 5-6-10, отрабатывающей склонный к самовозгоранию уголь, проводился контроль за ранними признаками развития самовозгорания угля в выработанном пространстве. С этой целью периодически замеряли влагосодержание воздуха на входе и выходе из выработанного пространства. Однако в летний период в шахту стал поступать теплый, насыщенный влагой воздух. По мере движения к действующей лаве 5-6-10 воздух охлаждался до температуры горных пород (15°C) и его относительная влажность достигала 100%. На выходе температура воздуха не изменялась, относительная влажность также составляла 100%, поэтому применение традиционного метода не давало информации о процессах самовозгорания угля.An example of the application of the method. In lava 5-6-10, which processes coal prone to spontaneous combustion, early signs of the development of spontaneous combustion of coal in the worked out space were monitored. For this purpose, the moisture content of air at the inlet and outlet of the worked out space was periodically measured. However, in the summer, warm, saturated with moisture air began to flow into the mine. As it moved to the active lava 5-6-10, the air cooled to rock temperature (15 ° C) and its relative humidity reached 100%. At the outlet, the air temperature did not change, the relative humidity was also 100%, so the application of the traditional method did not provide information on the processes of coal self-ignition.
Для повышения эффективности способа обнаружения самовозгорания применили контроль за содержанием жидкого аэрозоля в воздухе. С этой целью пробы воздуха (20 литров) пропускали через емкость с сорбентом (силикагель массой 10 г). Исходящий после прохождения сорбента воздух пропускали через психрометр для определения его относительной влажности. Массу емкости с сорбентом определяли до и после прохождения пробы воздуха, что позволило определить массу сорбированного жидкого аэрозоля и пара. Одновременно замерили атмосферное давление и определили по таблице (Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача // Учебное пособие для неэнергетических специальностей вузов. - М.: Высшая школа, 1975, 496 с.) давление насыщенного водяного пара в точке контроля. Расчет содержания жидкого аэрозоля в воздухе, проведенный по формуле (6), показал, что в исходящем из выработанного пространства воздухе содержится жидкий аэрозоль, что доказывало наличие зоны с повышенной температурой, в которой интенсифицировалось испарение влаги. Последующие замеры показали постепенное увеличение количества жидкого аэрозоля в воздухе, что свидетельствовало о росте температуры очага самовозгорания. Через две недели в пробах воздуха, исходящего из выработанного пространства, появился оксид углерода, концентрация которого постепенно увеличивалась. Таким образом, применение предложенного способа позволило обнаружить процесс самовозгорания угля на ранней стадии.To increase the efficiency of the method for detecting spontaneous combustion, control was applied of the content of liquid aerosol in the air. For this purpose, air samples (20 liters) were passed through a container with a sorbent (silica gel weighing 10 g). Outgoing air after passing the sorbent was passed through a psychrometer to determine its relative humidity. The mass of the container with the sorbent was determined before and after passing the air sample, which made it possible to determine the mass of the sorbed liquid aerosol and steam. At the same time, atmospheric pressure was measured and determined according to the table (Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer // Textbook for non-energy specialties of universities. - M .: Higher School, 1975, 496 pp.) Saturated water vapor pressure at the control point. The calculation of the content of liquid aerosol in the air, carried out according to the formula (6), showed that the air emitted from the exhausted space contains liquid aerosol, which proved the presence of a zone with an elevated temperature, in which the evaporation of moisture was intensified. Subsequent measurements showed a gradual increase in the amount of liquid aerosol in the air, which indicated an increase in the temperature of the center of spontaneous combustion. Two weeks later, carbon monoxide appeared in samples of air emanating from the exhausted space, the concentration of which gradually increased. Thus, the application of the proposed method allowed to detect the process of spontaneous combustion of coal at an early stage.
Лабораторные и шахтные испытания показали, что предложенный способ позволяет более точно определять количество жидкого аэрозоля в рудничной атмосфере. В результате повышается эффективность обнаружения самовозгорания угля на ранней стадии и точность оценки температуры разогретого скопления.Laboratory and mine tests have shown that the proposed method allows you to more accurately determine the amount of liquid aerosol in the mine atmosphere. As a result, the efficiency of detecting spontaneous combustion of coal at an early stage and the accuracy of estimating the temperature of a heated cluster are increased.
Применение предложенного способа снизит экономический ущерб, наносимый эндогенными пожарами, за счет обнаружения самовозгорания на ранней стадии, и повысит безопасность горных работ.The application of the proposed method will reduce the economic damage caused by endogenous fires by detecting spontaneous combustion at an early stage, and will increase the safety of mining.
Claims (1)
где Сж - содержание жидкого аэрозоля в воздухе, кг/м3;
Мп - масса жидкого аэрозоля и пара в пробе воздуха, поглощенная сорбентом, кг;
V - объем воздуха, прошедшего через сорбент, м3;
ρ - плотность воздуха, кг/м3;
Р - давление насыщенного водяного пара;
Р0 - барометрическое давление воздуха;
φ - относительная влажность воздуха после прохождения сорбента. A method for detecting spontaneous combustion of coal at an early stage, which includes determining the content of liquid aerosol in the air passing through the accumulation of coal by supplying this air through a sorbent, characterized in that the relative humidity of the air sample passing through the sorbent is further determined, and the content of liquid aerosol in the air is calculated according to the formula
where C W - the content of liquid aerosol in the air, kg / m 3 ;
M p - the mass of liquid aerosol and steam in the air sample, absorbed by the sorbent, kg;
V is the volume of air passing through the sorbent, m 3 ;
ρ is the density of air, kg / m 3 ;
P is the pressure of saturated water vapor;
P 0 - barometric air pressure;
φ is the relative humidity after passing the sorbent.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125937/03A RU2407896C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009125937/03A RU2407896C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2407896C1 true RU2407896C1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44055829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009125937/03A RU2407896C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2407896C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105606758A (en) * | 2016-01-15 | 2016-05-25 | 上海大学 | Method and device for studying mechanism that secondary organic aerosol is produced by photo-oxidation transformation of fuel coal |
| CN114397323A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-26 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | Device and method for measuring shortest natural ignition period of coal |
| CN116908930A (en) * | 2023-06-09 | 2023-10-20 | 西安科技大学 | Method for judging spontaneous combustion area and ignition degree of coal based on brium wilsonii C isotope abundance |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009125937/03A patent/RU2407896C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105606758A (en) * | 2016-01-15 | 2016-05-25 | 上海大学 | Method and device for studying mechanism that secondary organic aerosol is produced by photo-oxidation transformation of fuel coal |
| CN105606758B (en) * | 2016-01-15 | 2017-08-11 | 上海大学 | The method and apparatus of studying coal-fired photooxidation development generation secondary organic aerosol mechanism |
| CN114397323A (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-26 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | Device and method for measuring shortest natural ignition period of coal |
| CN114397323B (en) * | 2021-12-14 | 2023-09-12 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | Device and method for measuring shortest natural ignition period of coal |
| CN116908930A (en) * | 2023-06-09 | 2023-10-20 | 西安科技大学 | Method for judging spontaneous combustion area and ignition degree of coal based on brium wilsonii C isotope abundance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hartman et al. | Mine ventilation and air conditioning | |
| RU2407896C1 (en) | Method of detecting coal spontaneous ignition at early stage | |
| Wang et al. | Laboratory study on low-temperature coal spontaneous combustion in the air of reduced oxygen and low methane concentration | |
| Li et al. | Fire behaviors of fuels with different sootiness levels in hot and humid conditions | |
| RU2459959C1 (en) | Method for detection of processes of coil spontaneous ignition | |
| Timko et al. | Methods to determine the status of mine atmospheres-an overview | |
| CN201588655U (en) | Early forecast device for spontaneous combustion of coal | |
| RU2528807C1 (en) | Method of predicting risk of methane and dust explosion in mines | |
| Aljumaiah et al. | Fuel volatility effects on pool fires in compartments with low ventilation | |
| CN105510175B (en) | A kind of method for determining retardant resistanceization performance | |
| Portola et al. | Detecting Coal Self-heating by Condensation Aerosol Content in the Air | |
| Yuan et al. | CFD modelling of sampling locations for early detection of spontaneous combustion in long–wall gob areas | |
| RU2543238C2 (en) | Method of prediction of explosiveness of deposited dust in gassy mines | |
| Rath | Application of inhibitors to prevent spontaneous heating of coal | |
| SU1078099A1 (en) | Method of determining temperature of centre of exogenous underground fire | |
| Semenova et al. | Assessment of the likelihood of underground coal oxidation and self-ignition: A review | |
| CN205404330U (en) | Fire extinguishing agent hinders lazyization capability test system | |
| Olkhovskiy et al. | Study of gas hazard pattern in underground workings after blasting | |
| CN207816657U (en) | Remote mercury flux measures and isotope enrichment cooperative system | |
| SU1270363A1 (en) | Method of detecting endogenic fires in coal mines | |
| Han et al. | Absorbent characterization for CO2 capture using wetted-wall column and reaction calorimetry | |
| RU2169844C1 (en) | Technique detecting spontaneous heating of coal | |
| SU51658A1 (en) | Method for determining the presence of gaseous and vapor components in a gas mixture | |
| Pang et al. | New instrument for measurement of kiln emissions in drying of softwood timber and result analysis | |
| RU2813417C1 (en) | Method for determining gas content in broken coal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110707 |