Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm về các yếu tố ảnh hưởng đến sự truyền nhiệt của than thải trong goaf dựa trên hình ảnh hồng ngoại
Tóm tắt
Để khám phá ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến sự truyền nhiệt của than thải trong đống than, kích thước hạt và độ ẩm của mẫu than đã được xử lý trên giường thử nghiệm nhiệt độ cao cách nhiệt được làm bằng nhựa gia cường bằng sợi thủy tinh. Sau đó, với sự hỗ trợ của máy ảnh hồng ngoại và ‘Thiết bị phát hiện hồng ngoại sâu cho ray trượt đơn trong goaf’, các ảnh hưởng của kích thước hạt than, độ ẩm và độ sâu nguồn nhiệt đến sự truyền nhiệt của đống than thải đã được phân tích, và thử nghiệm phát hiện đường chạy nhiệt của đống than thải đã được thực hiện. Các kết quả cho thấy rằng kích thước hạt, độ ẩm và độ sâu của nguồn nhiệt của các mẫu than trong một phạm vi nhất định tỉ lệ nghịch với hiệu ứng truyền nhiệt của đống than thải. Trong nghiên cứu này, đống than thải có kích thước hạt > 30 mm có hiệu ứng tích tụ nhiệt tốt nhất và có khả năng gây cháy tự phát cao nhất. Khi độ ẩm là 4,71% và 6,28%, đống than thải sẽ có khả năng tích tụ nhiệt. Dưới các điều kiện thí nghiệm, độ sâu phát hiện tối đa thích hợp của thiết bị hồng ngoại là 41,4 cm trong chuyển động dọc và 45,11 cm trong chuyển động ngang. Sự truyền nhiệt của đống than thải được hình thành dưới tác động của gradient nhiệt độ và sự khác biệt mật độ. Hoạt động nhiệt tuân theo lộ trình hoạt động đầu tiên đi lên dọc theo chiều dài và sau đó truyền theo chiều ngoại vi, đồng thời có sự trao đổi nhiệt chậm cục bộ.
Từ khóa
#than thải #sự truyền nhiệt #kích thước hạt #độ ẩm #hồng ngoại #goafTài liệu tham khảo
Du B, Liang YT, Tian FC. Detecting concealed fire sources in coalfield fires: an application study. Fir Saf J. 2021;121: 103298. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2021.103298.
Liu WY, Wen H, Hui S. Study on adiabatic spontaneous combustion time of coal based on isothermal difference leading method. Fresenius Environ Bull. 2020;29(2):1043–53.
Wang X, Zhang C, Deng J, Su C, Gao Z. Analysis of factors influencing miners’ unsafe behaviors in intelligent mines using a novel hybrid MCDM model. Int J Environ Res Public Health. 2022;19:7368. https://doi.org/10.3390/ijerph19127368.
Tang YB, Wang HE. Development of a novel bentonite-acrylamide superabsorbent hydrogel for extinguishing gangue fire hazard. Powder Technol. 2018;323:486–94. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.09.051.
Zhang J, Ren T, Liang Y, Wang Z. A review on numerical solutions to self-heating of coal stockpile: mechanism, theoretical basis, and variable study. Fuel. 2016;182:80–109.
Su HT, Zhou FB, Shi BB, Qi HN, Deng JC. Causes and detection of coalfield fires, control techniques, and heat energy recovery: a review. Int J Miner Metall Mater. 2020;27(03):275–91. https://doi.org/10.1007/s12613-019-1947-x.
Wang G, Xu H, Wu MM, Wang Y, Wang R, Zhang XQ. Porosity model and air leakage flow field simulation of goaf based on DEM-CFD. Arab J Geosci. 2018;11:148. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3499-1.
Wang CP, Chen LJ, Bai ZJ, Deng J, Liu L, Xiao Y. Study on the dynamic evolution law of spontaneous coal combustion in high-temperature regions. Fuel. 2022;314: 123036.
Yang YL, Li ZH, Tang YB, Liu Z, Ji HJ. Fine coal covering for preventing spontaneous combustion of coal pile. Nat Hazards. 2014;76:603–22.
Li ZH, Yin S, Niu Y, Wei Y, Sun YH, Kong YH, Liu SJ, Cheng FQ. Experimental study on the infrared thermal imaging of a coal fracture under the coupled effects of stress and gas. J Nat Gas Sci Eng. 2018;55:444–51.
Sun H, Liu XL, Zhang SG, Nawnit K. Experimental investigation of acoustic emission and infrared radiation thermography of dynamic fracturing process of hard-rock pillar in extremely steep and thick coal seams. Eng Fract Mech. 2020;226:106845. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2019.106845.
Zheng B, Tang S, Sun P, Zhao Q, Liu YQ, Wang GF, Meng J, Shen YK, Chang RZ. Effect of the single vacancy in particle pile on heat transfer performance of particle pile. Int Commun Heat Mass Transfer. 2020;119:104914. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2020.104914.
Szurgacz D, Tutak M, Brodny J, Sobik L, Zhironkina O. The method of combating coal spontaneous combustion hazard in goafs—a case study. Engergies. 2020;13:4538. https://doi.org/10.3390/en13174538.
Xu YL, Bu YC, Wang LY. Re-ignition characteristics of the long-flame coal affected by high-temperature oxidization & water immersion. J Clean Prod. 2021;315: 128064. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128064.
Iglesias MJ, Jiménez A, Laggoun-Défarge F, Suárez-Ruiz I. FTIR study of pure vitrains and associated coals. Energy Fuels. 1995;9:458–66.
Zhang YN, Shu P, Deng J, Duan ZX, Li LL, Zhang LL. Analysis of oxidation pathways for characteristic groups in coal spontaneous combustion. Energy. 2022. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124211.
Yao QL, Chen T, Ju MH, Liang S, Liu YP, Li XH. Effects of water intrusion on mechanical properties of and crack propagation in coal. Rock Mech Rock Eng. 2017;49(12):4699–709.
Wen H, Wang H, Liu WY, Cheng XJ. Comparative study of experimental testing methods for characterization parameters of coal spontaneous combustion. Fuel. 2020;275: 117880.
Xin HH, Wang HT, Kang WJ, Di CC, Qi XY, Zhong XX, Wang DM, Liu FM. The reburning thermal characteristics of residual structure of lignite pyrolysis. Fuel. 2019;259: 116226.
Hu W, Jingcai X, Li L. Analysis of coal self-ignite heat accumulating process and its effect factor. J China Coal Soc. 2003;28(4):370–4.
Wen H, Xu MG, Li L, Dai AP. Analysis of heat-accumulating process of coal self-ignition and its effect factor. J Liaoning Tech Univ (Nat Sci Ed). 2003;22(2):151 (in Chinese).
Onifade M, Genc B. Prediction of the spontaneous combustion liability of coals and coal shales using statistical analysis. J South Afr Inst Min Metall. 2018;118(08):799–808.
Zhao JY, Song JJ, Guo T, Zhang YX, Deng J, Zhang YL, Zhang TH. Temperature field migration characteristics of loose coal based on experimental scale. J China Coal Soc (EI). 2021;46(06):1759–67.
Xing M, Liu WG, Li X, Zhou WJ, Wang QY, Tian J, Li XF, Tie XX, Li GH, Cao JJ, Bao HM, An ZS. Vapor isotopic evidence for the worsening of winter air quality by anthropogenic combustion-derived water. Proc Natl Acad Sci USA. 2021;117(52):33005–10.
Xing M, Liu W, Li X, Wang Q, Tian J, Li X, Tie X, Li G, Cao J, Bao H. Reply to Hopke and Dai: The correlation between PM2.5 and combustion-derived water is unlikely driven by local residential coal combustion. Proc Natl Acad Sci. 2021. https://doi.org/10.1073/pnas.2102877118.
Wang HY, Zhang JP, Cheng H, Yang YJ, Wang L, Sun XD. Surface-based CO2 detection to identify and monitor underground coal fires. Nat Resour Res. 2022;31(01):551–69.
Ren WX, Guo Q, Yang HH. Analyses and prevention of coal spontaneous combustion risk in gobs of coal mine during withdrawal period. Geomat Nat Hazards RIS. 2019;10(01):353–67.
Sun Y, Zhai C, Xu J, Qin L, Tang W. A method for accurate characterisation of the pore structure of a coal mass based on two-dimensional nuclear magnetic resonance T1–T2. Fuel. 2020;262: 116574.
Lin HF, Bai Y, Bu JT, Li SG, Yan M, Zhao PX, Qin L. Comprehensive fractal model and pore structural features of medium- and low-rank coal from the zhunnan coalfield of Xinjiang, China. Energies. 2020;13(01):7.
Lu KL, Chen XK, Luo ZM, Wang YY, Su Y, Zhao TL, Xiao Y. The inhibiting effects of sodium carbonate on coal dust deflagration based on thermal methods. Fuel. 2022; 315 :123122. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.123122.
Zhang YN, Wang AP, Chen L, et al. Study of thermal characteristics and functional group changes of Yanghuopan coal during spontaneous combustion. J Therm Anal Calorim. 2022;147:3753–61. https://doi.org/10.1007/s10973-021-10802-6.
Zhang Y, Shu P, Zhai F, Chen S, Wang K, Deng J, Kang F, Li L. Preparation and properties of hydrotalcite microcapsules for coal spontaneous combustion prevention. Proc Saf Environ Prot. 2021;152:536–48. https://doi.org/10.1016/j.psep.2021.06.021.