煤层开采中CO产生及来源规律现场试验研究

针对目前许多矿井开采过程中回风隅角CO异常超限的问题,对煤层中CO产生及来源规律进行了现场试验研究。结果表明:矿井回风隅角CO浓度的升高主要发生在正常采煤时,即CO产生量的增加与煤炭的开采过程是密不可分的;煤层中原始伴生CO是风水沟煤矿和老公营子煤矿在煤炭正常开采期间回风隅角CO异常超限的重要原因之一;煤体破碎前后及破碎程度对CO的产生量影响较大,煤的粒度越小,比表面积越大,产生的CO越多;风水沟煤矿和老公营子煤矿主采煤层正常采煤期间回风隅角CO的主要来源是煤体被采落破碎过程中由于与空气接触发生低温快速氧化而产生的CO。     

色连二矿低变质程度煤层孔裂隙及其分形特性

煤中的孔裂隙特性对于瓦斯运移、表面吸氧低温氧化能力等特性具有一定的影响。文章利用实验方法,系统研究了色连二矿低变质程度的2号煤层孔裂隙特性。研究发现:Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级裂隙发育较充分,裂隙宽度为3～350μm,通常为7～50μm;实验测定了Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类煤的孔容和比表面积特性,煤样的破碎程度越高,微孔及超微孔的总数及煤样的比表面积越大;随着煤的破碎性的提高,煤样的吸附容积和吸附回线中吸附曲线和脱附曲线之间的宽度不断增大。随着煤体破碎程度的增大,其孔隙分形维数D_n不断增大,当D_n2. 6时,过渡孔占主要地位,煤体的储气能力亦较强,渗流能力则较弱,当D_n 2. 6时,则相反。D_n越大,煤的破碎程度越高,比表面积越大,吸附甲烷和氧的能力越强。     

煤颗粒在溶剂中的溶胀特性与动力学研究

为了研究油煤浆预热过程中煤颗粒的溶胀特性与动力学,以无水乙醇、循环溶剂、四氢萘作为溶剂,采用位移传感器溶胀测量装置,研究煤样在不同溶剂中的溶胀特性与动力学。研究结果表明:煤样在乙醇中的溶胀试验重现性较好,装置较稳定;煤样在循环溶剂、四氢萘中的溶胀比随温度升高而增加,当温度升至315℃时膨胀比达到最大;基于试验建立的溶胀动力学模型,可以扩展应用于拟合煤样在循环溶剂和四氢萘中程序升温过程的溶胀数据,其拟合决定系数较高,拟合效果较好。     

CO_2与N_2抑制煤炭氧化自燃对比实验研究

在分析CO2与N2抑制煤层自燃氧化机理的基础上,将兴隆庄矿煤样分别通入CO2和N2气体惰化12h后,利用油浴程序升温实验系统对比分析程序升温实验过程中煤样CO产生率和耗氧速率等参数变化特征。实验表明:吸附CO2气体的煤样在脱附完成后CO的产生量小;煤样中吸附的CO2煤体随温度升高脱附量越大,当煤体温度达到140℃以上时,基本完全脱附,随后煤自燃特性与未吸附的煤样基本一致;在干裂温度下,煤样吸附CO2后比吸附N2煤样CO产生量和耗氧速率小,CO2比N2抑制煤样自燃效果更好。     

空气流量对煤升温氧化影响的实验研究

利用自制的程序升温煤自燃性测试仪,对孔集矿A1煤样分别在不同流量下进行升温氧化实验,得到不同流量下煤的耗氧量与CO产生量随温度的变化情况,最后获得在此相同实验条件下煤升温氧化的最佳空气流量,对确定煤升温氧化实验时空气流量和煤矿井下预防煤炭自然发火具有积极的指导意义。     

基于油浴程序升温试验系统的煤自燃特性研究

为了掌握煤自燃的规律,采用油浴程序升温试验系统,对亭南煤矿不同粒径煤样进行了程序升温试验,发现油浴程序升温试验系统比空气介质的程序升温系统稳定;可以采用CO和C2H4作为自燃预测预报的指标气体;亭南煤样自燃临界温度为55～70℃,干裂温度为90～110℃,煤样粒径越小则煤自燃的临界温度和干裂温度也越小;煤样耗氧速率、气体产生速率随煤温的升高而增大,煤样粒径分布范围越宽的煤样的耗氧速率越大.     

多元硫化物对煤体微观形貌和自燃特性影响的研究

为了研究井下多元硫化物对煤体微观形貌和自燃特性的影响,分别测试了不同含硫量煤样的真密度、孔隙率、微观形貌和吸氧量等参数。结果表明:煤样孔隙率随含硫量的增大而增大;原煤样加入FeS2和FeS,使表面细微颗粒物增多;经氧化升温,块状煤体破碎成若干细颗粒,促进了煤的自燃;FeS对促进煤的低温吸氧和缩短煤的自然发火期的作用略大于FeS2;在相同煤温条件下,CO产生量随硫含量的增大呈先增大后减小的趋势,硫含量分别为3%和4%时,CO和C2H4的产生量最大。     

不同干燥方式对褐煤孔结构及复吸特性的影响

采用低温氮吸附法和扫描电子显微镜,研究了氮气干燥、空气干燥、热压干燥前后煤样的孔隙结构和表面特性,同时对干燥后煤样进行了复吸试验研究。结果表明：氮气干燥和空气干燥后煤样的比表面积、孔容和平均孔径均增大;热压干燥后煤样的比表面积和孔容降低,平均孔径增大。扫描电镜显示,空气干燥和氮气干燥后煤颗粒表面更加不平整,裂缝变大、孔洞增多;而热压干燥后煤样表面变得平滑,裂缝被挤压在一起,孔洞减少。复吸试验结果表明：干燥后煤样复吸25 h后,复吸曲线趋于平缓,氮气干燥和空气干燥煤样复吸后的水分在13%左右,热压干燥煤样复吸后水分为9%,且热压干燥煤样的水分复吸速率较小。     

不同煤种孔隙结构分布及特征研究

选取4个不同矿山的煤种制作煤样,通过液氮吸附实验研究煤样孔隙特征,实验测得煤样孔隙比表面积、平均孔径、吸脱附曲线等有关数据。实验结果分析表明:煤样的氮气吸附量与BET比表面积呈正相关,在孔隙结构中,微孔和小孔占煤样孔隙的主要部分,平均孔径越小,10～50 nm的小孔越多,孔容和比表面积两者变化趋势也呈正相关,等温吸附脱附曲线能够判断煤孔隙类型。     

MgCl_2对煤一次氧化与二次氧化影响的实验研究

为研究MgCl_2对煤一次与二次氧化的影响,采用程序升温法分别研究了长焰煤一次氧化和二次氧化的不同特征。结果表明:未经MgCl_2阻化处理的煤样,一次氧化的CO、CO_2产生量和耗氧速率均高于二次氧化;经MgCl_2阻化处理后的煤样,煤温低于110℃时,一次氧化的CO、CO_2产生量和耗氧速率均低于二次氧化,煤温在110~140℃时,二次氧化比一次氧化反应更完全。