潞宁3~#煤层自然发火指标气体分析与选择

本文通过对潞宁煤业3#煤层新鲜煤样进行实验室煤升温氧化实验,测定了其在不同热解温度下各种气体组分的发生量,分析了H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6等气体浓度随温度变化特性,得出了H2、CO、C2H4、C2H4/C2H6随温度变化的规律,选择出适合潞宁煤业3#层自然发火指标气体,为潞宁3#煤层自然发火火灾预测预报提供实验依据。     

古书院矿15~#煤层指标气体优选实验研究

煤在自燃的不同阶段会释放出不同的气体,这些气体的成分及浓度能反映煤炭的自燃程度。为准确地对古书院矿自然发火情况进行预测预报,以古书院矿15#煤为研究对象,通过程序升温实验、利用气相色谱仪,研究了15#煤的自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生气体的变化规律,分析了φ(C3H8)/φ(C2H6)、φ(C2H4)/φ(C2H6)等链烷比和烯烷比比值曲线。结果表明:古矿15#煤的自燃临界温度约为80℃,干裂临界温度约为140℃;15#煤在常温下就能产生CO,且产生量与温度呈指数关系;C3H8出现的温度为60℃,在120~240℃时气体产生量呈现单调递增趋势。结合指标气体优选原则,确定古矿15#煤层自燃指标气体的选择应以CO与C3H8为主,以C2H4、φ(CO)/φ(CO2)、φ(C3H8)/φ(C2H6)为辅。该研究结果对提高古矿煤炭早期自燃预测预报的准确度以及防治矿井火灾具有重要的指导价值。     

平朔矿区煤自然发火指标气体选择的试验研究

以平朔矿区4个煤层煤样为研究对象,利用程序升温试验重点研究CO、C2H4、H2气体在煤氧化自燃过程中的变化规律,同时也对同一矿井的不同煤层、同一煤层不同矿井的气体变化规律进行了对比分析。试验结果表明：平朔煤产生c0的临界温度为60—70℃,C2H4出现的温度为120℃左右,H2生成的临界温度为90℃,且生成量随煤温的上升呈先增大后减小的变化趋势。因此,平朔矿区检测煤炭自燃的标志气体应以CO和C2H4为主、H2为辅。     

突出矿井近距离煤层群煤自燃预警与防控方法

突出矿井煤层群存在开采过程互相影响,采空区贯通,漏风地点较多,防灭火工作难度大等特点。为了对突出矿井近距离煤层群煤自燃过程进行准确预测,以贵州发耳煤矿为例,通过煤自燃程序升温试验分析了煤氧化过程中各气体的变化规律,确定了煤自燃单指标气体和标志气体比值的综合预测指标,提出了煤自燃监测预警系统和现场布置情况。结果表明：发耳煤矿各煤层煤样的临界温度范围为70～80℃,干裂温度范围为130～140℃。结合耗氧情况、CO和C₂H₄的出现温度和变化规律综合判定得到发耳煤矿不同煤层煤自燃氧化优先级顺序为：1#煤>3#煤>5-2#煤>5-3#煤>10#煤>7#煤。根据试验结果和现场数据,确定了煤自燃温度的6个气体指标(CO、O₂、C2H4、φ(CO)/φ(CO₂)、φ(CO₂)/φ(O₂)、φ(CO)/φ(O₂))及分级预警的温度范围和气体指标临界值,对煤自燃进行四级分级预警。最后,提出了针对突出矿井煤层群“加强煤自燃预...     

珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火标志气体研究

为了探究珲春地区高瓦斯矿井煤自然发火情况,选取该地区板石煤矿22、23a和八连城煤矿18#、26#共4个煤层进行程序升温特性实验,分析了CO及烃类气体产生量随温度的变化规律,优选自然发火标志气体,测算煤自燃临界温度。结果表明,板石22、23a和八连城18#、26#四个煤层的自燃临界温度分别为101.0℃、97.6℃、121.0℃、169.1℃。CO和C2H4的初现温度大约在30℃与80～120℃,且产生量随温度单调递增,可作为煤自燃预测预报的主要参考指标|而同时,为了保证检测的全面与准确,还可以将规律性良好的其他烃类气体、烯烷比和链烷比进行辅助参考。     

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。     

古书院矿15号煤层指标气体优选实验研究

煤在自燃的不同阶段会释放出不同的气体,这些气体的成分及浓度能反映煤炭的自燃程度。为准确地对古书院矿自然发火情况进行预测预报,以古书院矿15＃煤为研究对象,通过程序升温实验、利用气相色谱仪,研究了15＃煤的自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生气体的变化规律,分析了φ（C3 H8）／φ（C2 H6）、φ（C2 H4）／φ（C2 H6）等链烷比和烯烷比比值曲线。结果表明：古矿15＃煤的自燃临界温度约为80℃,干裂临界温度约为140℃;15＃煤在常温下就能产生CO ,且产生量与温度呈指数关系;C3 H8出现的温度为60℃,在120～240℃时气体产生量呈现单调递增趋势。结合指标气体优选原则,确定古矿15＃煤层自燃指标气体的选择应以CO与C3 H8为主,以C2 H4、φ（CO ）／φ（CO2）、φ（C3 H8）／φ（C2 H6）为辅。该研究结果对提高古矿煤炭早期自燃预测预报的准确度以及防治矿井火灾具有重要的指导价值。     

黄陇矿区4~(-2)煤层自然发火危险性标志气体评价

针对黄陇矿区煤油气共生煤层重烃成分较大、自然发火指标气体不明确、指标监测困难的特点,通过分析煤自燃标志气体表征参数,采用煤自然发火指标气体测试实验,依据标志气体的选取原则,建立了以C2H4/C2H6、CO浓度和C2H6/CH4为评价指标的4-2煤层自然发火危险性标志气体体系。现场应用表明,该评价方法能够得出煤的特征温度,可以对煤的自燃程度进行预报。     

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。     

虎峰煤业煤层自燃宏观特性实验研究

通过对同煤集团华盛虎峰煤业所采2#煤层煤样进行热重分析实验和程序升温氧化实验研究,确定了2#煤层自燃过程中各阶段的特征温度,得出升温氧化过程中各气体浓度随温度变化的规律,确定了以CO为主,C2H4、H2、C2H2为辅的煤层自燃指标气体预测预报体系,将特征温度与指标气体进行关联性分析,对煤自燃过程有了更深入地认识,掌握了虎峰煤业2#煤层自然发火宏观特性,为该矿煤自燃防治提供了科学依据。     

低变质煤种煤自燃过程中生成CO的氧化中间官能团分析

CO气体作为伴随煤自燃氧化整个过程的标志气体,对煤自燃发火的预报具有非常重要的作用,但低变质煤种正常条件就可大量生成CO气体,干扰了低变质煤层开采区域矿井煤自燃的预报工作。通过采集内蒙古平庄古山矿、神东矿区补连塔煤矿,陕西神木矿区大柳塔煤矿,宁夏灵武矿区枣泉矿,新疆大南湖矿区大南湖一矿5个典型矿井的煤样,经隔氧破碎处理后,利用隔氧程序升温和傅里叶光干涉实验,研究了5个矿区煤样隔氧升温过程中的CO产生规律;分析了有无隔氧升温过程煤样煤分子上的活性官能团种类;认为煤分子上的羰基(C=O)、羧基(-COOH)、醚(-O-CH3)等含碳氧基团是常温下低变质煤种CO气体的产生与有直接关系,即这些含碳-氧基团为低变质煤种常温下生成CO的氧化中间官能团。     

豹子沟煤业煤层自然发火标志气体分析与优选

通过对豹子沟煤业10101采煤工作面中9、10、11号煤层煤样实验和分析,得到CO可以在38℃～193℃范围内作为预测预报煤自然发火的指标气体,C2H4和C3H6气体可以在225℃左右和275℃左右时作为预测煤层自然发火的指标气体,C2H2气体可以在320℃～419℃左右范围内作为预测煤层自然发火的指标气体;豹子沟煤业...     

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。     

基于大尺寸隔热氧化试验的银洞沟煤矿110201工作面煤自燃特性研究

为了准确研究银洞沟煤矿2^#煤层110201工作面煤自燃特性,采用大尺度煤隔热氧化装置模拟煤自然发火过程中煤体温度变化,确定煤层最短发火期,研究煤氧化过程中的耗氧率、气体产生规律,最终确定该煤层临界温度和标志性气体。结果表明:2^#煤层煤最短发火期为37 d;煤自热氧化分为2个阶段,煤体温度缓慢上升阶段和煤氧化加速阶段,在第2阶段,O₂消耗率、CO生成速率加快,并出现C2H4,从而确定该工作面临界温度为101.6℃,C₂H₄为主要标志气体,CO相对量变化趋势为辅助标志指标。通过大尺度煤隔热氧化实验优选的临界值和标志气体能更加准确地反应煤的自然发火和产气规律,对煤自燃的早期预测预报更加准确。     

综放工作面推进缓慢时期防灭火技术实践

综采放顶煤工作面由于开采工艺特殊,致使采空区留有大量的遗煤,存在遗煤自然发火隐患;本文以四老沟矿8106工作面为实例,在回采过程中因顶板破碎推进缓慢,同时采空区冒落不好漏风严重等原因,导致采空区CO浓度呈上升趋势,表明采空区发生了煤炭氧化反应;通过采取采空区堵漏风、改变工作面通风方式等措施,采空区一氧化碳浓度上升的隐患得到有效控制;确保了工作面的顺利回采,避免了因可能发生采空区遗煤自然发火而造成重大损失;为今后大同矿区石炭二叠系煤层的安全开采积累了经验,值得借鉴。     

煤在高浓度CO2环境下的燃烧、气化及吸附实验

利用热重-差热分析（TG-DTA）探讨了大同煤样在20～1 400 ℃,在不同O2浓度（≤5%）的CO2气体环境、不同升温速率及气体流量条件下的燃烧及气化反应特征。同时,对50～200 ℃条件下煤对二氧化碳（CO2）气体的吸附特性进行了研究。随后,应用能谱分析仪对残余灰分进行了碳含量分析。实验结果表明,煤在高浓度CO2氛围中的燃烧是在360～1 100 ℃;煤在高浓度CO2氛围中的气化是在1 100～1 300 ℃。常压下当环境温度低于200 ℃时,煤对于100%CO2气体主要表现为物理吸附,且吸附量随温度的降低遵循阿伦尼乌斯方程。当温度低于1 000 ℃时O2浓度对残余灰分中碳含量有着较大的影响;但是当温度高于1 000 ℃发生气化反应后,残余灰分中碳含量的结果没有显示出过多地依赖O2的浓度。     

煤炭自燃特性试验与应用研究

利用程序升温试验装置对新鲜煤样进行热解实验,测定了在不同温度下O2,CO,CO2及其他碳氢化合物的浓度,分析了气体浓度随温度的变化特性。讨论了预测、预报煤炭自燃发火的指标气体,得出了以CO作为核心指标气体,C2H4和C2H4/C2H6比值作为辅助指标气体的结论。以研究结果为依据,应用热电偶测温探头对7312-2采空区煤温进行实时监测并取得了很好的预测效果,可以比较准确地反映采空区煤炭自燃趋势。研究结果对提高煤炭早期自燃预测、预报的准确度和防止矿井火灾有重要指导意义。