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。     

煤自燃高温贫氧氧化燃烧特性参数的实验研究

针对现有煤自燃特性参数测试装置的特点和不足,根据煤田火区高温、贫氧的燃烧特点,设计建造了XKGW-1型煤田火区燃烧特性参数测试实验装置。利用该实验装置模拟了煤田火区的燃烧过程,得到了煤样从常温到600 ℃高温过程中的宏观特性参数规律。实验结果表明,煤样可以在高温、贫氧浓度条件下,继续发生反应,放出大量的热量,维持火区的发展扩大。在火区发展演化的过程中,煤样的升温速率会因水分蒸发等原因出现减小的现象,但总体呈增大趋势;煤样的耗氧速度在50 ℃之前特别缓慢,之后迅速增大,氧浓度急剧减小,当煤温升高到约130 ℃左右,氧气浓度降低到3%以下,并持续缓慢降低;CO和CH4的产生量的变化规律相似,都随煤温的升高而升高,并且在110 ℃之前产生速率较慢,之后逐渐增大;CO2,C2H4,C2H6的产生量的变化规律相似,均随煤温的升高先增大后减小,但峰值点所对应的煤温有所不同。     

西沙河煤矿9~#煤层自燃特性实验研究

为了确定西沙河煤矿9#煤层自然发火的标志性气体,对其9#煤进行了采样,并对其样品进行了程序升温氧化实验,通过实验检测了9#煤样在程序升温氧化过程中产生的气体随温度上升的变化规律,了解了其自燃特性参数,并与标志性气体优选原则进行比对,从而为煤自燃早期预测预报提供了依据。     

硫对长焰煤自燃过程影响的试验研究

为研究硫对煤自燃过程的影响,以典型义马长焰煤为例,采用氧化动力学方法,测定了不同FeS_2含量混合煤的自燃倾向性、煤自燃分段升温产物特性,分析了不同阶段FeS_2对煤氧化的作用,并从煤基元反应的角度解释了硫对煤自燃过程升温产物特性的影响。研究结果表明:低温阶段,FeS_2阻碍煤的氧化,且与添加量呈正相关;加速阶段,促进煤的氧化,且随添加量增加呈先增大后减小的变化趋势,并得出硫对长焰煤自燃倾向性影响的临界值为5%。FeS_2混合煤与水和氧气发生的化学放热反应,激发了基元反应,促进CO、CO_2、C_xH_y等原始赋存气体的脱附和活性基团氧化自反应气体的生成,且生成量与速率均大于原煤。     

次磷酸盐对煤自燃的阻化特性实验研究

为了探究次磷酸盐阻化剂对煤自燃氧化的抑制特性,制备了原煤样以及浓度分别为15%、17%、20%的次磷酸钠、次磷酸铝阻化煤样。采用程序升温氧化实验、阻化率计算和同步热分析实验,分析了次磷酸盐阻化剂对煤自燃过程中CO生成的影响,确定了各磷酸盐阻化剂的最佳浓度,分析了其抑制煤自燃氧化的热失重特性及放热特性。结果表明:次磷酸盐阻化剂能够抑制煤自燃过程中CO的生成,其最佳阻化浓度均为20%;次磷酸盐阻化剂可显著提高煤的着火温度、燃尽温度等特征温度点,其中次磷酸钠阻化剂的阻化效果优于次磷酸铝阻化剂。此外,次磷酸钠阻化剂能够显著提高煤自燃初始放热温度和最大释热功率温度,降低煤自燃最大释热功率和总放热量。     

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。     

阳煤二矿无烟煤氧化放热特性研究

为了深入了解煤自燃过程的放热规律,采用C80微量热仪研究了阳煤二矿无烟煤的氧化燃烧过程。在此基础上,计算得到了其热力学参数并分析了其随反应过程的变化规律。根据分析结果可知:阳煤二矿无烟煤氧化放热过程呈明显的分段特性,开始释放热量的温度约为23.17℃,由缓慢氧化转换为快速氧化的临界温度大致为130℃。无烟煤在不同反应阶段的反应强度和产热产物特性也存在很大差别;煤缓慢氧化虽然反应持续时间长、温升范围较大,但该阶段释放的热量却很少,仅占煤自热过程总放热量的17.67%;而当煤氧化反应进入快速反应阶段后,煤样氧化放出的热量占总放热量的82.33%,差异显著。     

凝胶泡沫对原煤自燃的阻化特性实验研究

为揭示凝胶泡沫对煤自燃的阻化特性,通过煤自燃标志性气体测定实验系统对比分析不同泡沫阻化剂处理的煤温升速率、标志性气体的产生发展规律,并采用同步热分析仪分析煤在热解过程中特征温度和热效应。结果表明,不同泡沫阻化剂阻化后的煤样,临界温度Trl、缓慢氧化温度Tml及燃尽温度Tme相比原煤呈现"滞后效应";凝胶泡沫处理煤样起始放热温度由29.77℃提高到89.61℃,最大释热功率由50.15 mW/mg降到37.11 mW/mg;水基、泥浆、凝胶泡沫处理煤样阻化率分别为2.54%、5.28%、10.1%,凝胶泡沫阻化处理煤样的温升速率与CO、C2H4析出速率始终小于泥浆和水基阻化处理的煤样,凝胶泡沫阻化性能相较水基和泥浆效果更好。     

不同氧气体积分数下风化煤自燃特性研究北大核心

采空区遗煤在漏风环境中被氧化,逐渐形成风化煤,经过风化后的煤在宏观形态和微观结构等与原煤有所差异,同时风化煤所处的环境氧气体积分数也是时刻变化的;为此采用程序升温系统模拟风化煤的自热氧化过程,分析了变氧气体积分数下风化煤氧化升温过程中CO、C_(2)H_(4)体积分数和交叉点温度的变化规律;采用热重分析仪研究了变氧气体积分数下风化煤的特征温度和热失重速率变化规律。结果表明:风化煤在氧化升温过程中释放的气体体积分数始终高于原煤,交叉点温度和从缓慢氧化到加速氧化的临界温度始终低于原煤;氧气体积分数越低,风化煤和原煤在氧化升温过程中释放的气体体积分数和热失重速率越小,交叉点温度、缓慢氧化到加速氧化的临界温度和最大失重速率温度越高;与原煤相比,风化煤对氧气体积分数的变化更加敏感,自燃危险程度更高。     

高河煤矿W1310工作面煤层自燃特性实验研究

文章从氧化性与放热性两方面对高河煤矿W1310工作面煤层自燃特性进行实验研究,通过实验分析得出煤层自燃临界温度为62℃、干裂温度为155℃、临界氧浓度为8.0%,且煤的氧化性与放热性的关系:耗氧速率随着放热强度的增大而增大;供氧浓度越低,煤层发生自燃的临界温度越高,加速氧化阶段需要的活化能越大。     

不同变质程度煤自燃特性实验研究

利用程序升温实验装置对不同变质程度的煤进行氧化升温实验,对实验过程中的临界温度变化,CO、CO_2、CH4浓度变化等的关系进行分析。分析结果表明:煤的临界温度随煤的变质程度增加而升高64.79℃(长焰煤)、69.86℃(不黏煤)、71.23℃(气煤);CO、CO_2、CH43种气体升温过程中的浓度变化随变质程度的增加而减小;煤的氧化自燃倾向性在一定程度上随煤的变质程度的增加而降低。     

采用快速氧化实验研究大同煤的自燃特性

采用辅助热源外加热实验装置,得到了煤样快速氧化的温升速率、耗氧速率、一氧化碳以及二氧化碳气体生成速率;根据实测的自燃过程特性参数,将煤低温氧化过程分为潜伏期阶段和自热期阶段.潜伏期阶段氧气消耗量较少,自热期阶段会生成大量的一氧化碳和二氧化碳气体.在低温氧化过程的2个阶段,分别确定出煤氧化的耗氧速率计算表达式,得到了煤低温氧化过程的动力学参数活化能和指前因子.     

预氧化煤自燃特性试验研究

为研究预氧化煤自燃特性参数变化规律,采用程序升温试验研究原煤和预氧化煤的自燃特性。结果表明:与原煤相比,随着温度增加,预氧化至90℃的煤样耗氧速率、CO产生率、CO2产生率、放热强度均大于原煤;随着温度的增加,预氧化至130℃的煤样与原煤的耗氧速率、CO产生率、放热强度曲线的交叉温度为80~90℃,预氧化至170℃的煤样的交叉温度为110~120℃,小于交叉温度时,预氧化煤的耗氧速率、CO产生率、放热强度大于原煤,超过交叉温度后小于原煤;小于80℃时,预氧化至130、170℃的煤样的CO2产生率大于原煤,超过80℃后小于原煤;预氧化煤的最小浮煤厚度、下限氧浓度极值减小,上限漏风强度极值增大;煤的氧化程度越高,自燃极限参数极值变化量越大。     

煤氧化特性的STA-FTIR实验研究

采用同步热分析-红外联用技术(STA-FTIR),以4种不同变质程度的新鲜煤样为研究对象,从特征温度点、热量变化、逸出气体、氧化反应动力学等多角度分析煤的氧化放热特性及其规律。研究结果表明,随着煤变质程度降低,煤中挥发分含量增高,煤氧化过程特征温度点逐渐减小;各个阶段反应活化能逐渐变小,最大热释放速率和放热量相应增加;同时,氧化过程中所释放的CO,CO2,H2O,CH4等气体的初始温度和峰值温度均呈现出逐渐减小趋势,生成CO量减少,CO2和水量增加;此外,不同煤样在水分蒸发及脱附阶段、吸氧增重阶段的反应机理接近。实验结果说明不同煤样的氧化反应过程具有相似性,变质程度越低的煤,发生氧化和燃烧反应越容易,自燃危险性越高。应根据煤样存储、开采、运输环境,针对初始放热温度较低的低变质煤样,及时采取冷却降温、封堵裂隙、阻化剂阻化等措施预防煤自燃发生和发展。     

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。     

２Ｇ羧乙基苯基次膦酸抑制煤自燃特性研究

为了研究２Ｇ羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃特 性的影 响,制 备 原 煤 样 及 阻 化 剂 浓 度 分 别 为 ５％、１０％、 １５％、２０％的阻化煤样,采用程序升温 气相色谱仪联用试 验,对比分析了４种不同浓度阻化煤样在自燃氧化过程中生 成的 CO 浓度随温度变化曲线,得到最佳阻化剂浓度.结合 同步热分析试验,对比分析原煤样和最佳阻化煤样的热失重 特性及放热特性,分析 CEPPA 的阻化效果.程序升温氧化 试验结果表明:加入浓度为１５％的 CEPPA 的煤样在升温过 程中 CO 浓度最小,此浓度抑制煤自燃效果最佳.同步热分 析试验结果表明:浓度为１５％的 CEPPA 可提高煤自燃的特 征温度(干裂温度、着火温度和燃尽温度等),最佳阻化煤样 的 DSC 曲线的拐点处数值明显滞后,总放热量较原煤减少 １０４．８３J/g.     

长焰煤二次氧化特性参数的实验研究

为更好了解低变质程度煤样一次自燃和二次复燃过程中的变化,通过真密度测试实验、油浴程序升温实验和德国布鲁克VERTEX 70傅里叶变换红外光谱仪,从微观、宏观角度阐述了2次氧化造成指标变化的本质原因。该实验研究为低变质煤的开采及防灭火工作提供有力的理论依据。     

2-羧乙基苯基次膦酸抑制煤自燃特性研究

为了研究2-羧乙基苯基次膦酸(CEPPA)对煤自燃特性的影响,制备原煤样及阻化剂浓度分别为5％、10％、15％、20％的阻化煤样,采用程序升温-气相色谱仪联用试验,对比分析了 4种不同浓度阻化煤样在自燃氧化过程中生成的CO浓度随温度变化曲线,得到最佳阻化剂浓度.结合同步热分析试验,对比分析原煤样和最佳阻化煤样的热失重特...     

水分对煤孔隙结构及自燃特性的影响研究现状

概述了近些年国内外学者关于水分对煤孔隙结构及自燃特性的影响研究现状,并以水分对煤孔隙结构、氧化性和放热性的影响3个方面进行了综述分析。研究表明:水分对煤自燃有双重作用——促进作用主要体现在水分增大了煤孔隙结构或羟基、羧酸等易与氧气反应的基团增多,苯环中C-H基团等抑制煤氧反应的结构减少,从而加强了煤氧复合反应;抑制作用主要体现在水分占据在煤内表面、煤表面产生的水膜和升温过程中的蒸汽压等阻隔了煤与氧的接触。针对目前研究存在的局限性,提出应加强水分对煤孔隙结构的扩容机理研究,建立不同含水量对煤自燃影响程度的鉴定准则及评价指标,得到不同含水量对煤自燃促进或抑制作用的阶段划分及临界含水量范围。     

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、C2 H6、C2 H4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...