温庄煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

针对温庄煤矿,搭建了煤自燃指标气体程序升温实验台,经对比实验找出了当实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,对煤自燃程序升温实验中气体产生规律造成的影响。其中,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。     

煤自燃指标气体产生规律及影响因素分析

在查阅了大量文献的基础上,对煤炭自燃指标气体展开了进一步的研究。通过煤自燃指标气体程序升温实验,研究了实验初始温度、程序升温速率、干空气流量、煤样粒度和煤样量等实验条件发生变化时,煤自燃程序升温实验中气体产生的规律。实验表明,初始温度是影响气体产生规律的关键因素,煤样质量和程序升温速率次之。此研究成果对煤炭自燃防治工作具有指导意义。     

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.     

水浸煤体自燃特性实验研究

为了研究煤体在水环境浸泡后的自燃特性,通过煤自燃程序升温实验装置,对预先处理的水浸煤样和原煤样进行程序升温试验,对比分析了两者的指标性气体产生率和耗氧速率,发现当煤体温度升高至130℃左右时,浸泡煤样耗氧速率及CO、CO2生成率大于原煤样,并且其C2H6、C2H4产生的温度较原煤样的110℃提前到了90℃。分析研究上述实验结果,这是由于水浸煤体含水量及煤分子结构发生变化而造成的。     

煤程序降温实验研究

通过对煤样进行程序升温、降温实验,研究煤炭升温后降温过程中气体产生情况及规律,并与升温过程中实验结果进行对比分析,发现降温过程与升温过程中煤自燃特性参数及气体产生情况有相似的地方,但也存在一定差异。CO在升温实验中出现温度和降温实验中消失温度相同,但C2H4与C2H6出现、消失的温度都不同,CO/CO2的比值也有所不同。     

平朔矿区9~#煤程序升温氧化过程中指标气体变化规律研究

通过对平朔9#煤煤样程序升温氧化实验,得出了煤升温氧化过程中H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C3H8等气体浓度随温度变化的规律,以及指标气体的相关性结果,结果表明:H2与CO具有较强的相关性,可作用为指标气体预测煤层自燃。     

王村煤矿5~#煤层自燃程序升温实验研究

近年来,王村煤矿多次出现井下松散煤体自燃预兆,影响矿井的安全生产。为了掌握该矿煤自燃规律,准确预测煤自燃火灾,对5#煤样进行了自燃程序升温实验,根据实验结果确定该矿区5#煤层的自燃临界温度、裂化温度以及CO、CH4气体浓度与温度关系等自燃特性参数,并进一步分析了耗氧速度、C2H6、C2H4等指标气体的变化规律,对5#煤层煤自燃规律进行了初步探讨。     

煤自燃预测预报指标性气体实验研究

针对某矿井煤柱自然发火严重的问题,设计了煤自燃低温阶段特征实验系统。取实验矿井残留煤柱、煤柱进风巷、煤柱回风巷3处煤样进行程序升温实验,测定煤低温氧化过程中在不同的特定温度点出口气体成分以及浓度。研究CO2、CO、CH4、C2H2浓度与煤样温度变化之间的规律。基于实验研究结果,确定了煤自燃预测预报的指标性气体为CO,辅助性的指标气体为C2H2,本研究对建立煤自燃预测预报体系具有参考价值。     

新型阻化浆体抑制煤氧化性能试验研究

为提高浆体防灭火性能,通过程序升温实验对一种新型阻化浆体抑制煤氧化自燃性能进行研究,将原煤样和经阻化浆体处理的煤样的实验结果进行对比,发现温度升高,阻化煤样耗氧量和CO生成量明显低于原煤样,煤炭自燃的热分解产物C2H4、C3H8的初始出现温度也得到提高,初始生成量降低。结果表明新型阻化浆体降低了煤的氧化速率,有效抑制了煤氧化自燃进程。     

蒙西侏罗纪煤层自燃机理参数测定分析研究

为了准确分析我国蒙西地区煤层自燃机理、剖析煤炭自燃微观特性,采用煤的工业分析、静态吸氧量以及程序升温实验方法,研究煤中水分、挥发分、灰分、耗氧量、煤质有机气体等生成速率对煤层自燃倾向特性的影响规律。与石炭纪煤样对比表明:侏罗纪煤层自燃倾向性与煤样中的水分、挥发分含量呈正相关,而与灰分含量呈负相关;侏罗纪煤样静态吸氧量均超过0.70 cm3/g,且高于石炭纪煤样;约130℃处始,侏罗纪煤样CO、CO2生成速率分别为0.08、0.1 t/℃,CH4来源于煤体本身,温度升高至120℃生成C2H6气体、150℃时生成C2H4气体,低温氧化阶段蒙西侏罗纪煤氧化复合作用更加剧烈。     

温庄煤指标气体影响因素的灰色斜率关联度分析

为了准确地找出实验条件中影响指标气体产生的主要因素,利用灰色斜率关联模型,分别计算了温庄煤各指标气体生成量与实验的初始温度、温升速率、干空气流量、煤样质量的斜率关联度。计算结果表明,初始温度是影响指标气体产生的关键因素,煤样质量和干空气流量次之,程序升温速率最小。     

氧化煤低温氧化特性及演化规律

为了探究氧化煤的低温氧化特性及演变规律,采用程序升温实验系统,对平煤八矿煤样分别预氧化至60 ℃、90 ℃、120 ℃、150 ℃、180 ℃、210 ℃时通入N₂绝氧降温形成的氧化煤,进行低温氧化程序升温实验;为进一步揭示不同灭火条件下形成的氧化煤低温氧化行为特征,对煤样预氧化至120 ℃时,通入3种不同体积分数N₂灭火后形成的氧化煤,开展低温氧化程序升温测试,测定这两类氧化煤低温氧化过程耗氧速率、标志性气体(CO、CO₂)产生率以及放热强度的变化规律。结果表明:氧化煤的耗氧速率、标志性气体产生率和放热强度均小于原煤;预氧化至90 ℃煤样的自燃特性参数更接近原煤,说明预氧化至临界温度的煤更易发生复燃;而预氧化至120 ℃时通入N₂的体积分数越高,这类氧化煤的自燃特征参数越接近原煤,说明通入N₂体积分数越高的煤复燃能力越强。因此,开采近距离煤层群、复采工作面以及启封火区等区域的煤体时,应防范其发生复燃。     

煤自燃特性的油浴程序升温实验研究

煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,研究煤的自燃特性,掌握煤自然发火规律,对预测和预防煤层自燃火灾具有重要的理论指导意义。采用油浴程序升温实验系统,分别对亭南煤矿和白胶煤矿不同粒度煤样进行程序升温实验,根据煤样氧化后出口气体浓度的变化分析,得出了不同煤样的耗氧速率、放热强度、气体产生速率等参数和与煤样温度的对应变化关系。通过分析计算,确定出了亭南煤样和白胶煤样的自燃临界温度,最后得出了煤样粒度对自燃临界温度的影响关系。     

密闭火区内惰性环境下烟煤自燃特性变化

在注惰后的井下密闭火区中，氧浓度较低，高温与惰性气体共存，高温与CO2或N2等惰性气体的共同作用会在一定程度上影响煤的自燃特性。以安徽淮北青东8号煤为例，在200 ℃下的惰性或低氧环境（CO2,N2,10%O2）内对煤样预处理12 h。通过红外光谱、孔隙分析、热重测试研究煤样处理后的物理化学变化，并通过程序升温氧化实验对比煤的氧化产物浓度。结果表明，处理后煤样的活化能降低，临界温度降低，自燃特性增强，中孔及大孔的比例增加，渗透率和孔隙率明显增高；煤中C-O，C〖CDS1〗O等活性基团增多，而-OH和杂原子官能团含量减少。煤表面形成各类裂隙孔隙相互沟通，增强了气体在煤中的流动性。     

发耳煤矿近距离煤层自燃预测指标研究

为了提高发耳煤矿近距离煤层自燃预测的准确性,对发耳煤矿6个主采煤层的煤样进行程序升温实验,分别得到低温氧化阶段的临界温度、干裂温度和CO、C₂H₄等气体产生规律。通过分析煤样的耗氧速率、放热强度、气体比值与温度之间的对应关系,建立了发耳煤矿近距离煤层自燃预测及分级预警指标。结果表明:1煤层和3煤层的氧化性最强,7煤层的氧化性相对较弱。在低温氧化阶段,CO生成量随温度的升高显著增加,在110℃~120℃时开始产生C₂H₄,耗氧速率、CO产生率、CO₂产生率在70℃~80℃和130℃~140℃范围内出现2次明显的突变。通过对比、和气体比值进行分析,能消除实验条件的误差,提高近距离煤层自燃预测的准确性和灵敏度。     

程序升温条件下煤的自燃特性研究

利用煤样程序升温自燃性测试实验装置,模拟煤自然的整个发火过程。通过考察煤样的煤温变化、O2消耗量、CO产生量、CO2产生量及其他气体的变化规律,并确定煤的临界温度、气体产生率、最大放热强度及最小放热强度等极限参数,研究东保卫矿煤的自燃倾向性。因此,对该矿的安全生产、自燃火灾的预测以及防灭火具有积极的指导作用。     

烟煤耗氧速率影响因素的灰色关联分析

利用灰色关联分析法解决了具有灰色特征的烟煤耗氧速率影响因素的分析问题。通过计算温度、粒度、氧浓度与耗氧速率之间的灰色关联度,明确了各个因素对烟煤耗氧速率的影响大小,结果表明:低温阶段温度、粒度和氧浓度都对耗氧速率做出较大贡献,而在高温阶段,受反应动力控制,氧浓度对耗氧速率影响最大,温度、粒度次之。     

煤自燃氧化升温过程特性参数及标志气体研究

为了预防任楼煤矿52煤层自然发火,做好煤自燃发展程度的前期预测,准确预报工作,采用煤自燃程序升温试验,测试分析了52煤层煤样的耗氧速率、CO、CO₂和CH₄产生率等特性参数变化规律,以及CO、CH₄、C₂H₆、C₂H₄等气体随煤温变化规律,确定了煤自燃标志气体。结果表明:52煤层煤样耗氧速率、CO、CO₂和CH₄产生率均随煤温升高呈不断增大趋势;CO、C₂H₄可以作为煤自燃标志性气体;52煤层煤样的临界温度范围为60~70℃,干裂温度范围为110~120℃。研究成果对建立煤自燃早期预测预报,并采取有效的防灭火措施具有指导作用。     

新疆阜康矿区主采煤层自燃氧化特性的试验研究

采用程序升温氧化试验装置,对新疆阜康矿区主采的45#,A5,A3煤层进行氧化特性试验,研究了不同煤样自燃临界温度TC、CO初始温度及CO、O2随温度的变化和其他CnHm气体初始温度;根据试验数据,将程序升温氧化过程划分为Ta(室温)—TCO低温段和TCO—Tb段,计算了各煤样不同氧化阶段的温度耗氧速率。试验表明:Ta—TCO低温段温度耗氧速率从大到小依次为45#煤层、A5煤层、A3煤层;TCO—Tb段温度耗氧速率从大到小依次为A5煤层、A3煤层、45#煤层。Ta—TCO低温段,45#煤层具有较高的氧化活性,而当温度达到一定值后(即TCO—Tb段)A5煤层氧化活性较高,而45#煤层为最低。初步分析了煤质对氧化特性的影响。