离子液体对不粘煤煤粉自燃特性的影响

为了研究煤粉储运过程中堆积煤粉在漏风环境下氧化升温导致其氧化自燃特征,揭示[BMIM][BF₄]离子液体抑制煤粉氧化阻燃反应机制。本文选用高效阻化剂[BMIM][BF₄]离子液体对红柳煤矿(HL)不粘煤煤粉进行阻化处理,通过煤粉恒温氧化实验测定5%、10%、15%质量分数的[BMIM][BF₄]处理煤粉的自燃临界参数,即煤粉临界自燃温度T_m和着火延迟时间t_i,分析[BMIM][BF₄]对煤粉加热、自热反应的影响;测试同一高温环境下(各煤粉均被点燃)[BMIM][BF₄]对煤粉的宏观阻化特性;通过FT-IR实验表征[BMIM][BF₄]对煤粉的微观阻化特征,验证煤粉自燃临界参数变化规律。结果表明:[BMIM][BF₄]能够抑制煤粉自热反应并提高煤粉T_m和t_i值,降低煤粉自燃危险性,且其质量分数越大,煤粉自燃临界参数越大,其中15%质量分数的[BMIM][BF₄]处理煤粉的T_m为156 ℃,较原煤粉冗余度提高+26 ℃,t_i为80 min,较原煤粉着火延迟32 min。在同一环境温度T_a下(T_a>T_m),[BMIM][BF₄]处理煤粉的中心点温度、耗氧速率、CO产生量均小于原煤粉,且[BMIM][BF₄]的阻化效果随质量分数的增大而增大。[BMIM][BF₄]的阻化作用体现在强电负性氟原子与煤中羟基氢原子形成较强的氢键,溶解破坏煤中羟基基团,阻断煤氧链式反应。      

基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法

厚煤层开采过程受原有分层开采工艺的影响,原有老采空区被揭露,工作面风流在压差的作用下漏入煤层内采空区,极易引起采空区内破碎遗煤自燃并产生大量有害气体。以水帘洞煤矿大巷煤柱(北)综放工作面为例,在分析厚煤层综放开采条件下工作面透采空区时各流场之间耦合关系的基础上,采用SF₆示踪气体漏风测试和数值分析相结合的方法,研究工作面在回采过程中透采空区的特点及漏风规律,提出了基于惰化平衡的厚煤层透采空区煤自燃防控方法。研究结果表明：工作面距切眼200 m范围内本煤层内采空区之间存在较为明显的漏风通道;工作面切眼贯通,漏风流O₂向回风侧运移,且其体积分数随距切眼距离的增加而逐渐减小;切眼向外约100 m范围为本煤层采空区煤自燃危险区域;通过封闭式氮气惰化、多钻孔连续压注凝胶等方法,实现采空区惰化平衡,在工作面开切眼、过采空区、停采时期高效防治采空区煤自燃。     

钠盐微胶囊制备及其阻化性能研究

微胶囊包裹技术可以保护芯材并使芯材缓慢释放。为提高盐类阻化剂阻化效果,基于微胶囊包裹技术,采用融化分散冷凝法制备出微胶囊阻化剂;优选出常温下吸湿率最低的壁芯比,利用程序升温实验系统对添加不同质量分数阻化剂的不黏煤进行阻化性能测试。结果表明：随着添加微胶囊阻化剂质量分数的增大,煤样耗氧速率和CO释放速率先降低后增加,且在质量分数为15%时阻化效果最优;110℃时达到最大阻化率83%,整个温度范围内的平均阻化率为67%;相同质量分数下微胶囊阻化剂的阻化性能优于钠盐阻化剂;微胶囊阻化剂壁材在煤样升温过程中吸收热量,相变熔融后包裹在煤样表面并缓慢释放出芯材,能在煤温较高时保持优良的阻化效果。