煤氧化过程中气体的形成特征与煤自燃指标气体选择

利用氧化模拟实验和色谱分析，结合煤岩学分析，对不同性质煤样在氧化模拟实验过程中生成气体的组成和数量进行了详细分析，提出生成气体的组成和数量在内因上主要取决于煤温、煤阶和显微组分组成３个主要因素。将煤自燃指标气体分为三类，建立各类指标气体与煤温、煤阶、煤岩类型之间的数量关系。煤自燃指标气体产率随煤温上升基本上呈指数上升，但煤自燃指标气体产率与煤温相关关系曲线型式受控于煤阶和显微组分组成。不同煤阶煤应     

水浸长焰煤自燃预测预报指标气体试验研究

为解决补连塔矿22煤采空区长期浸水的遗煤自燃预测预报问题,针对含水煤样自燃预测预报研究较少的问题,通过对5种不同含水率的长焰煤进行程序升温试验研究,分析温度升高过程中的遗煤自热氧化气体产物及其浓度变化规律,对煤自燃预测预报指标气体进行优选。研究结果表明:浸水的遗煤低温氧化具有分阶段特性,在煤样浸水程度不同的复杂情况下,提出以φ(CO)/φ(CO_2)、φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)、φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)以及C_2H_6、C_2H_4和C_3H_8作为煤自燃预测预报指标,并且当φ(CO)/φ(CO_2)≤0.1或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≥0.02时,则煤处于吸氧蓄热阶段(30～100℃),当0.8≤φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)≤1.10时,则煤处于自热氧化阶段(100～140℃),当φ(CO)/φ(CO_2)≥0.5或φ(O_2)/Δφ(CO_2-CO)≤0.005时,则煤处于加速氧化阶段(140～230℃)。研究结果对采空区遗煤的自燃防控具有一定的指导作用,结合现场实际情况,及时对参数指标进行修正,完善煤自燃预测预报指标,可有效预防煤自燃灾害事故的发生。     

山西矿区煤自燃指标气体预测研究

通过煤自燃指标气体实验系统,对山西某矿煤层自燃过程中产生的气体种类,以及各气体出现与煤温度的对应关系进行了对比分析,结合指标气体选择的一般原则,确定山西煤矿工作面煤自燃指标气体的选择应以CO和C2H4为主,并辅助参考C2H2指标气体。准确选择煤自燃指标气体对提高煤炭早期自燃预测、预报,防止矿井火灾具有重要指导意义。     

煤层氧化自燃指标气体分析

煤炭氧化后随着氧化进程的不同将依次释放出各种气体,这些气体的出现及释放量基本能准确反映煤炭氧化自燃程度。通过对煤炭自燃指标气体进行认真的分析,结合现场取样并在实验室测得的数据对淮北朱仙庄矿的气体指标进行了分析,所得结果能很好的指导矿井进行煤炭自燃的早期预测预报与防治工作。     

煤自燃过程中气体产物特性及预测指标气体选择实验研究

采集大海则煤矿20101工作面煤样,分别在氧浓度为20.96%、18%、12%、7%、5%、3%的条件下开展了程序升温实验,研究煤自燃过程中气体产物特性,获得了不同氧浓度下煤自燃生成的气体产物类别及浓度变化规律,分析了不同氧浓度下O₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、链烷比、烷烯比随温度变化的规律,在此基础上对大海则20101工作面煤自燃预测预报的指标气体进行了优选。研究结果为大海则煤矿煤自燃预测预报提供了依据。     

华胜矿3号煤的自燃指标气体确定

本文对华胜矿3号煤层进行了自燃风险性分析,利用煤的氧化升温实验测定了氧化过程中析出气体的浓度,并与煤炭自燃阶段产生的气体情况相对比。结果表明,该煤层具有较高的自燃风险,煤样的氧化升温过程范围在30℃～266℃之间,一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、乙炔等气体随温度升高依次出现,经对比后认为应采用一氧化碳作为煤自然发火的标志性气体,同时以乙烷、乙烯、丙烷、乙炔辅助检测煤炭自燃情况。     

朱家店煤矿4~#煤自燃指标气体优选实验研究

通过现场采集朱家店煤矿4#煤层煤样,利用程序升温试验装置和气相色谱仪,研究了CO、CO2、C2H4等气体在煤氧化自燃过程中产生和变化规律,分析了φ(C2H4)/φ(C2H6)、φ(C3H8)/φ(C2H6)等烯烷比及链烷比曲线。试验证明:4#煤自燃临界温度为60～70℃,干裂临界温度为90～110℃;煤样程序升温过程中,90～110℃以后,耗氧速率及放热强度急速增加。CO、C2H4、C3H8可以作为4#煤层煤自燃指标气体,φ(CH4)、φ(C2H4)/φ(C3H8)、φ(C2H4)/φ(C2H6)为辅助指标,为朱家店矿防灭火技术应用和火灾监测及预警提供了理论支撑。     

煤的自燃指标气体检测

采用煤体加热,吸附浓缩的方法对煤炭自燃过程进行模拟,找出自燃过程中指标气体的析出规律,绘制了浓度比例曲线。此方法大大提高了烯烃作为煤层自然发火指标气体的灵敏度,同时对烯烷比浓度比例曲线与实际发火情况进行对比以验证其规律的正确性,为及时预测预报自然发火和判断火区熄灭情况提供新的重要的参考依据。     

煤自然发火的指标气体分析及临界判定

通过对红庆梁煤矿11303工作面煤样的分析测试,优选出适用于本煤层的指标气体种类,同时为了提高本工作面煤自燃的预判准确度,优选采用烯烷比和CO增加速率为判定指标,根据其数值不同准确判断煤自燃所处的阶段。通过分析研究成果,实现红庆梁煤矿11303工作面采空区煤自燃的准确预测,为工作面防灭火工作提供有效的依据。     

基于大佛寺矿的煤自燃多参数指标气体实验研究

针对采用CO单一指标气体作为煤自燃判别依据的局限性,通过模拟采煤工作面真实漏风、蓄热环境,研究了大佛寺矿煤自燃多参数预报指标气体随煤温升高的变化规律。根据实验结果确定了以CO/ΔO_2,CO/CO_2,C_2H_4/C_2H_6为主要指标气体的多参数预报体系。研究成果对大佛寺矿的防灭火工作具有很好的指导意义。     

煤低温氧化过程气体产物变化规律研究

利用自制煤氧化装置,对褐煤、烟煤和无烟煤进行低温氧化实验,结果表明,不同煤样,低温氧化产生的气体及温度不同,气体的生成量与氧化温度呈指数关系,其相关性很好;揭示了煤的低温氧化过程气体浓度与温度变化特征,提出多标志气体进行煤自燃早期预测预报。     

补连塔煤矿不同含水率遗煤升温氧化特性研究

针对补连塔煤矿上覆采空区积水状况,进行了遗煤吸水失水特性研究,模拟其积水采空区遗煤的吸水过程,并以此为研究基础对补连塔煤矿遗煤进行自燃程序升温实验,得出补连塔煤矿1号煤层不同含水比率条件下煤的氧化产物的生成规律。结果表明,补连塔煤样原始含水率在6%左右,煤矿不同粒径组块煤的最大吸水率相差很小,在14%左右;不同含水率煤样90℃前氧化速率低于原始煤样,在90℃后氧化速率高于原始煤样;含水率为39.9%时在低温阶段抑制了煤的氧化反应;C₂H₄、C₂H₆、C₃H₈可作为补连塔煤矿煤自燃反应进入氧化反应加速阶段的标志性气体。     

星村矿煤自燃预报气体指标优选

通过对星村矿煤样的"油浴"程序升温实验,模拟煤氧化热解过程,得到煤氧化热解气样各组分指标随热解温度变化情况.分析各个煤自燃预报气体指标在应用中的准确性后,选取以CO温升率、火灾系数R3为主要气体指标,以CO、C2H6、C2H4的浓度及火灾系数R2为辅助气体指标.并依据气体指标的临界值确定煤自燃阶段,对煤自燃防灭火工作及安全生产有一定的指导作用.     

龙固煤矿煤炭低温氧化自燃指标气体试验研究

建立了煤炭低温氧化自燃模拟实验装置,实验研究了龙固煤样在不同氧化温度和阻化液含量条件下释放的氧化气体组份和含量。实验研究表明:煤炭氧化的气体组份与煤样氧化温度、煤样的外在水份含量及阻化液的浓度密切相关,建立了煤炭氧化自热气体与氧化温度的定性关系,CO和C2H4可以作为龙固煤矿煤炭低温氧化自燃的指标气体。实验结果表明:MEA 1A阻化剂具有较好的固水性能和阻化效果,其可以作为龙固煤矿煤炭氧化自燃控制的措施之一,实验确定了阻化液的合理比例。     

龙固煤矿煤炭低温氧化自燃指标气体试验研究

建立了煤炭低温氧化自燃模拟实验装置,实验研究了龙固煤样在不同氧化温度和阻化液含量条件下释放的氧化气体组份和含量.实验研究表明:煤炭氧化的气体组份与煤样氧化温度、煤样的外在水份含量及阻化液的浓度密切相关,建立了煤炭氧化自热气体与氧化温度的定性关系,CO和C2H4可以作为龙固煤矿煤炭低温氧化自燃的指标气体.实验结果表明:MEA-1A阻化剂具有较好的固水性能和阻化效果,其可以作为龙固煤矿煤炭氧化自燃控制的措施之一,实验确定了阻化液的合理比例.     

重复升温对煤低温氧化特性影响的试验研究

为了研究重复升温对煤自燃规律的影响,利用自主设计的油浴式升温氧化装置,对同一煤样连续进行了2次重复升温试验,测得了不同温度下煤样罐出口处多种指标气体的浓度,并对各次升温后的煤样进行了工业分析。在此基础上,计算得到了煤的耗氧速率,以此来判断重复升温对煤氧化能力的影响。研究表明:随着温度的上升,耗氧速率和指标气体浓度均逐渐增大;随着重复升温次数的增加,在相同温度下,耗氧速率和指标气体浓度呈递减趋势,表明重复低温氧化降低了煤的氧化能力。     

基于标志气体统计学特征的煤自燃预警指标构建

采空区煤自燃是影响矿井安全生产的主要灾害之一,标志气体与煤温是煤自燃预警的关键参数,2者之间的数学模型及其统计学特征是构建煤自燃预警指标体系的基础。通过程序升温控制实验,获得了88组煤样气体体积分数随煤温的变化曲线,选择指数函数、多项式函数和Logistic回归函数对气体体积分数进行拟合,以R²,方差SSE和均方差MSE等参数为评价指标,确定了Logistic回归函数为最佳拟合函数;利用Logistic函数拟合标志气体的变化曲线,得到CO与C₂H₄体积分数的4个参数A₁,A₂,p和x₀,基于统计学特征确定上述4个参数的值并检验其有效性,得到"气体-温度"的本构方程;最后,归纳了不同标志气体的初现温度、拐点温度的统计学特征,构建了基于气体统计学特征的煤自燃预警体系并进行了煤自燃危险阶段划分。结果表明:(1) 30～350℃实验温度内,标志气体体积分数变化分为波动段、稳定段和衰减段,气体体积分数与煤温符合Logistic回归模型:CO与C₂     

大南湖一矿采空区煤自燃预警气体指标研究

为解决大南湖一矿面临的较为严重的煤自燃风险问题,通过煤自燃标志性气体测试设备对大南湖一矿1307工作面煤样煤自燃过程中的标志性气体进行了分析研究,确定了煤自燃不同阶段的标志性气体及其生成规律,并确定了不同标志性气体的预警温度,相关研究为1307工作面煤自燃的科学预警奠定了基础.