煤自燃降温过程实验研究

为研究煤自燃后火区降温过程,使用XK-Ⅶ型煤低温自然发火实验台对煤样的自然升温、降温过程进行模拟实验。对比分析了升温过程和降温过程的煤温、高温点运移、指标气体及气体比值的变化规律。实验结果表明:煤自燃升温过程和降温过程具有非对称性;升温阶段与降温阶段温度变化规律均具有分段性;降温阶段高温点向回风侧深部移动,与升温阶段相反;烷烃气体降温阶段的消失温度较升温阶段的出现温度高;降温过程中CO/O_2、CO_2/CO比值较升温阶段对应温度大。     

煤自燃程序降温特性参数的实验研究

为了掌握煤自燃降温过程特征,运用可控程序升温实验装置,研究分析了大佛寺煤矿煤样在升温后降温过程中气体产生情况及变化规律,并与升温过程中实验结果进行了对比分析。实验结果表明,降温过程与升温过程中煤自燃特性参数有显著差异;含氧气体在升温和降温实验中出现温度和消失温度相同;含氢气体出现和消失的温度差异较大,主要体现在临界温度以后。     

不同煤种低温氧化过程指标气体变化规律研究

 以不同煤种为研究对象,按不同的粒度进行程序升温实验,采集不同煤温时产生的气体进行气相色谱分析,分析煤氧化过程中产生指标CO,C2H4和C2H6气体量以及气体浓度的变化规律。实验发现不同煤种低温氧化产生指标气体的温度不同,煤变质程度越高,氧化能力越低,特征温度越高。CO和C2H4产生量与煤温呈指数关系;在相同温度段,确定了不同煤种CO和C2H4产生量的关系。     

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。     

煤低温氧化过程中自由基浓度与气体产物之间的关系

利用煤低温氧化装置和顺磁共振实验,研究了褐煤、气煤、气肥煤和无烟煤在不同氧化温度下气体及自由基的变化规律,宏观和微观相结合来揭示煤自热低温氧化规律。研究结果表明：煤低温氧化过程中,煤被氧化分子侧链断裂,产生气体与自由基,生成的CO,C 2H 4标志性气体生成量随温度增加而增加,相应地自由基浓度也随氧化温度的增加而增加。煤被氧化生成CO,C 2H 4标志气体量与自由基浓度呈阶段性规律：低温氧化蓄热阶段,CO气体生成量小或未出现CO气体,此时自由基浓度变化小;从开始出现CO至出现C 2H 4气体的氧化自热阶段,CO生成量随氧化温度缓慢增加,而自由基浓度也逐步增加;从出现C 2H 4至出现H 2气体的深度氧化阶段,CO和C 2H 4生成量随氧化温度增加而快速增加,自由基浓度随氧化温度增加而增幅变小。     

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。     

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。     

煤田露头火区标志性气体确定的试验研究及应用

为了研究煤田露头火区标志性气体及其与火区温度的关系,制作了煤田露头火区试验装置。在该试验条件上,提出焦煤在自燃升温期的30~130、130~190及190℃以上3个区间时,分别以CO、C2H4、C2H2作为标志性气体;在阴燃稳定期,以CO作为标志性气体;在窒息降温期的300~160℃及160℃以下时,分别以C2H6和CO作为标志性气体;分析了格氏火灾系数R2判别火区发展状况的可行性,拟合出了标志性气体浓度与火区温度以及R2与火区温度的关系方程。结果表明,煤田露头火区标志性气体的种类与采空区自燃火区的基本相同,但其产生的最低温度不同,即煤体吸附气体出现的最低温度较高,而煤体氧化气体出现的最低温度较低;依据关系方程和R2,可以方便地预测煤田露头火区的温度和发展状况。     

煤炭低温氧化自燃过程指标气体影响因素关联分析

对煤炭自燃指标气体问题展开了进一步的研究.经对比实验,分别找出当实验初始温度、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.并运用邓氏关联度分析法及斜率关联度分析法对实验数据进行定量分析,从CO的角度分析,初始温度的设定对CO气体产生规律的影响最大;从C2H4的角度分析,程序升温速率对C2H4产生规律的影响最大,煤样质量对其的影响次之.综合考虑,针对低温矿井煤矿的煤自燃程序升温实验,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.     

煤低温氧化标志性气体变化规律

利用煤在低温氧化过程中会产生一些氧化气体产物,而这些气体产物中有些可以作为指标气体,了解这些气体的变化规律可以有效的预报采空区煤炭的自然发火.通过对龙东煤矿7128工作面煤层的新鲜煤样和氧化煤样进行低温氧化实验对比,测量新鲜煤样和氧化煤样在不同的温度下产生的气体产物,结果表明:氧化煤样是新鲜煤样的延续,新鲜煤样和氧化煤样在进行低温氧化都能够产生CO,CO2,CH4,C3H8,C2H4,C2H6,C2H2,C4H10和iC4H10等氧化气体,但所产生气体时的温度不一.7煤在达到70℃后可将CO作为煤炭自燃早期预报的指标气体,C2H4可作为辅助指标气体.需要采用指标气体增长趋势与临界值共同预报采空区遗煤氧化情况.对煤的低温氧化实验规律研究可以用来对采空区内温度进行监测以防止煤炭自然发火.