分析煤樣自燃過程中標(biāo)志氣體濃度隨溫度變化的規(guī)律

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1、分析煤樣自燃過程中標(biāo)志氣體濃度隨溫度變化的規(guī)律【摘要】為了分析煤自燃的早期氣休指標(biāo)變化特征的規(guī)律，而更好地解決煤礦現(xiàn)場滅火救災(zāi)決策問題，本文通過煤自燃程序升溫試驗(yàn)，得到煤樣自燃過程中標(biāo)志氣休濃度隨溫度變化的規(guī)律。本文選取徐州某礦具有代表性的8#煤層、9#煤層作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，將煤樣制備成測試用的分析煤樣，并對(duì)煤樣進(jìn)行了口燃?xì)庑莓a(chǎn)物模擬實(shí)驗(yàn)，在標(biāo)志氣休選擇工作屮我們應(yīng)拋棄過去采用的單純使用CO及其派生氣體指標(biāo)的片面觀念,應(yīng)在充分使用CO的前提下，還要結(jié)合以C2H4、C3H6為代表的烯桂氣體和烷桂氣體共同作為綜合判斷指標(biāo)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析得岀，煤樣自燃.產(chǎn)生氣體

2、屮的C2H4和C3H6濃度總的變化趨勢是隨煤樣溫度的持續(xù)升高而增大，到達(dá)最高濃度后迅速變小,而烷姪氣體(C2H6,C3H8,C4H10)濃度在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程一直隨煤溫的升高而逐漸增大。一緒論1.1引言在我國以及世界其他很多國家、地區(qū)都存在煤層自燃。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全國各地每年因?yàn)槊簩幼匀级鸬牡V井火災(zāi)數(shù)達(dá)到數(shù)百起。煤炭總損失量在2億噸左右,平均發(fā)火率為0.318次每Mtmo煤口燃不但會(huì)造成煤炭資源的燒毀，危及礦井安全生產(chǎn)，而且也會(huì)造成國土資源的嚴(yán)重破壞，而引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題，對(duì)人民的身休健康和社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會(huì)帶來很大危害r，-31o1992年，被作為一種自然災(zāi)

3、害，煤自燃在“世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)"上成為許多國家關(guān)注的重要環(huán)境問題，除此之外，我國政府已經(jīng)把煤層自燃災(zāi)害的治理列入“中國21世紀(jì)議程”⑶。因?yàn)榈V井煤層火災(zāi)及其相關(guān)事故而引發(fā)的安全環(huán)境問題，對(duì)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響，并對(duì)礦井安全生產(chǎn)也造成了嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)于煤自燃的相關(guān)科學(xué)方面的研究，不但符合我國國家安全、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)等自身發(fā)展的重大需求，也對(duì)凈化環(huán)境、保護(hù)資源、確保礦工安全具有重要的科學(xué)意義。1?2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀煤自燃是礦井的主要災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)而H影響著礦井的經(jīng)濟(jì)效益。從我國657處國有重點(diǎn)礦井的調(diào)查結(jié)果顯示，有自燃

4、傾向性的礦井有361處，在煤與瓦斯突出礦井中，有自燃和煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井有71處，在高瓦斯礦井中，有自燃傾向性和煤塵爆炸危險(xiǎn)礦井有87處。據(jù)另一些資料統(tǒng)計(jì)，全國600多個(gè)統(tǒng)配煤礦和重點(diǎn)煤礦中，自燃火災(zāi)次數(shù)占全國火災(zāi)總次數(shù)的90%以上，在開采過的220個(gè)綜放工作面中發(fā)生了182次自燃火災(zāi)事故叭(1)從十七世紀(jì)開始，對(duì)煤自燃問題的研究,就有很多種學(xué)，主耍有煤氧復(fù)合學(xué)說、黃鐵礦導(dǎo)因?qū)W說、酸基導(dǎo)因?qū)W說、細(xì)菌導(dǎo)因?qū)W說〔2⑷等學(xué)說。當(dāng)前煤氧復(fù)合作用理論學(xué)說被大多數(shù)學(xué)者所認(rèn)同。在以上學(xué)說的基礎(chǔ)之上，又提出了一些更為具休的有關(guān)煤自燃的學(xué)說。李增華教授⑸以及國外的Martin.⑹L

5、opez.D.⑺、Unalr8WangHf91等在煤自燃方而他們分別提岀了氧原子作用學(xué)說、自由基作用學(xué)說、基團(tuán)作用學(xué)說等等。近十幾年來，在煤自燃機(jī)理方面，在對(duì)煤巖相結(jié)構(gòu)組成、煤活化能、煤表而反應(yīng)熱、煤分子結(jié)構(gòu)模型等方面的研究的基礎(chǔ)上，并與現(xiàn)代技術(shù)手段結(jié)合研究了煤自燃的機(jī)理。在煤分子結(jié)構(gòu)層面的研究，煤化學(xué)界的一致認(rèn)可Wender提出的威斯化學(xué)結(jié)構(gòu)模型ri2-14,o在煤活化能的理論基礎(chǔ)上，國外的TcVmcht.Martin、Pati嚴(yán)】等和國內(nèi)的劉劍教授進(jìn)行了不同程度的研究。根據(jù)煤分子結(jié)構(gòu)模型的理論分析，在溫度較低階段時(shí)，葛嶺梅和徐精彩教授研究了三步氧化反應(yīng)和各

6、類表面活性結(jié)構(gòu)的放熱性""I。國內(nèi)的舒新前、王曉華、張玉貴和國外的StresZhdm備等從煤巖相學(xué)角度出發(fā)對(duì)煤的自燃機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。國外的GarciaPr191和國內(nèi)的路繼根、彭本信教授、舒新前基于不同的熱分析技術(shù)研究了煤自燃的機(jī)理。從表面反應(yīng)熱和煤氧化學(xué)反應(yīng)兩方面，國內(nèi)的賀敦良教授和國外的Ita嚴(yán)IContinillo[21W較為全而的對(duì)煤自燃機(jī)理進(jìn)行了研究。在煤自燃過程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M方面，多種不同實(shí)驗(yàn)煤量的自然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺(tái)建立起來，為了真實(shí)的反映煤的自燃過程,。在國內(nèi)，李仁發(fā)、張國樞等也做過類似的研究，為了真實(shí)的模擬煤的整個(gè)自燃過程，徐精彩和葛嶺梅等設(shè)計(jì)建造

7、了煤然發(fā)火實(shí)驗(yàn)臺(tái)針對(duì)不同煤量，在煤自燃的研究方而，徐精彩教授的研究范圍是最為廣泛的。屮國礦業(yè)大學(xué)的張瑞新等建立了能夠大型實(shí)驗(yàn)臺(tái)為了進(jìn)-步的研究露天煤體、煤堆自燃的全過程，該試驗(yàn)臺(tái)可以真實(shí)的反映煤堆自燃全過程。(1)來自法國、美國、澳大利亞、日本等國家的學(xué)者ZhuIVlingshanf22SChmalD.陽、NordonP.[24BrooksK[25SasakiKyuroU6卞曉措、馮小平、張瑞林、楊運(yùn)良等從80年代起，根據(jù)地而和采空區(qū)煤堆的自然發(fā)火條件，并在Arrhenius公式、傳質(zhì)學(xué)、傳熱學(xué)的理論基礎(chǔ)上，建立了許多有關(guān)于煤自燃的數(shù)學(xué)模型，并在這些數(shù)學(xué)

8、模型的基礎(chǔ)上對(duì)煤自燃過程