CO_2对煤低温氧化反应过程的影响实验研究

为了深入研究CO2对煤低温氧化反应的影响,利用程序升温油浴实验装置,研究在不同CO2浓度下煤样的自燃特性。采集南屯矿煤样,破碎并筛分出混合平均粒径为4.18 mm的煤样,向试验管煤样中通入不同配比的混合气体,实验控制升温速度为0.3℃/min,供气量为190 mL/min.测定在6种不同浓度CO2气氛下的煤样低温氧化特性,实验结果表明:CO2浓度越高,煤样耗氧速率越小,CO产生率降低。在起始阶耗氧速率相差不大,煤氧复合作用以物理吸附和化学吸附为主,后期阶段以化学反应为主,变化明显。相比于空气气氛下,CO2气氛下煤样活化能有所提高,在40~100℃的温度范围内煤氧作用的活化能值由17.85 kJ/mol升高至22.71 kJ/mol,氧化反应速率降低,表明CO2的加入降低了煤的氧化反应速率,抑制了煤的氧化反应。     

东荣二矿煤自燃倾向性实验测试

采集东荣二矿17#煤层煤样,利用“XKⅢ型“煤低温自然发火实验台进行测试,模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度,依靠煤自身氧化放热升温,得出随煤温升高的耗氧速度、CO产生率、CO2产生率、放热强度、煤自燃极限参数等的变化规律,研究煤的低温氧化放热特性,预测煤的临界温度和干裂温度、实验最短自然发火期及自燃倾向性.实验表明:煤样起始温度为20℃时,最短自然发火期为46 d;临界温度为60～75℃、干裂温度为90～110℃、浮煤厚度小于0.7 m、下限氧浓度在60℃左右,浮煤不自燃.     

煤的粒度与耗氧速度关系的实验研究

通过对不同粒度煤的升温氧化实验,测定分析不同粒度煤样在不同温度时的耗氧速度,探讨了粒度对煤氧化自燃性的影响关系,并根据实验结果,拟合出东滩煤粒度与自燃性的函数关系式,从而对煤低温自燃过程有更深入的了解     

煤样粒径对煤低温氧化影响的实验研究

基于测试耗氧速率和氧化动力学参数研究煤样粒径对煤低温氧化的影响。利用煤低温氧化测试系统,测算在供应气体流量、氧含量等给定条件下四类不同粒径范围煤样升温氧化耗氧速率,同时依据基于耗氧量建立的数学模型来测算煤低温氧化时不同粒径煤样活化能和指前因子等动力学参数,结果表明不同粒径煤样低温氧化耗氧速率变化分为缓慢耗氧、浅度耗氧和深度耗氧等三个阶段,在实验条件下煤样粒径小于0.198mm的煤样更适合煤低温氧化。     

应用自然发火实验研究煤的自燃倾向性指标

以３种不同变质程度煤样的自然发火实验为基础，通过对表征煤自燃特性参数的测算，分析了它们与煤自燃倾向性的关系，并提出用临界温度、煤耗氧速度、ＣＯ产生率和氧转化为ＣＯ的百分率作为鉴定煤自燃倾向性的指标，是有一定参考价值的。     

灰分对煤自燃特性影响的实验研究

为了研究灰分对煤自燃能力的影响作用,利用绝热氧化实验装置对不同灰分含量煤样进行升温氧化实验,采用R_(70)、T_(CPT)、B3种指标表征灰分含量对煤样自发氧化过程的影响。结果表明:1)灰分含量越大,煤样低温氧化阶段温升速率越小,温升加速点温度越高,煤样的自发氧化过程越慢,煤越不易自燃;灰分含量大于40%后,煤自燃倾向性快速减弱。温升加速点是反应微观信息的零活化能温度的宏观累计结果,具有直观且滞后的特点。灰分越大,滞后越明显,温差越大。2)R_(70)、T_(CPT)、B3种指标与灰分关系表现为二次函数。R_(70)和T_(CPT)两种指标显示灰分越大,自燃倾向性越弱,与实践经验相符。受水分权重影响,B指标显示煤样在灰分小于40%时,灰分越大,煤样自燃倾向性越强,这与实践经验相悖。因此,B在判定灰分对煤样自燃倾向性的影响时具有一定的局限性。     

神经网络在煤低温自燃实验炉建模中的应用

将人工神经网络的非线性特性和信息的分布性用于煤低温自燃实验炉的模型辩识。结果表明，用人工神经网络来建立非线性静态模型是可行的。从而为煤低温自燃过程的建模提供了一条新的途径。     

煤的耗氧速度及其影响因素恒温实验研究

耗氧速度是评价煤自燃性的重要指标，一般认为相同温度下煤的耗氧速度和氧浓度成正比，但据此计算的耗氧速度与实际偏差有很大，在不同温度和氧浓度水平下对煤进行等温氧化实验，推导出据等温实验测算煤氧化反应的级数和反应速度常数的公式，从而能确定相同温度下氧浓度与耗氧速度间的函数关系，该关系式能更准确地反映煤氧复合过程的耗氧规律。等温实验研究表明，煤氧化反应的平均级数通常不为1，反应级数和速度常数都是温度的函数。     

双鸭山集贤煤矿煤样自燃性程序升温实验研究

采用程序升温实验装置，研究双鸭山集贤矿不同粒度煤样在不同温度条件下与氧反应的特性。通过实验分析，得出双鸭山集贤矿煤自燃预测预报的主要指标气体为CO。通过计算得出不同粒度煤样的耗氧速度和CO，CO2，CH4等气体的产生速率，以及这些特性参数随煤温和粒度的变化规律。进而分析得出该矿煤样自燃的临界温度为65～75℃。为双鸭山集贤矿煤自然火灾的预测预报提供依据。     

气溶胶技术在煤自燃防治领域的探讨

本文分析了煤自燃发火的机理及特点,列举了近年来普遍使用的煤自燃火灾治理技术,通过对气溶胶性质的分析,提出了气溶胶技术在此领域中的应用可行性.     

煤自燃过程烷烃析出规律及氧化特性实验

针对兴安煤矿302综采工作面3#煤层煤样进行煤自燃实验研究,对比在供氧体积分数分别为20.9%、10%、7%的情况下,煤样在自燃氧化过程烷烃气体(C2H6、C3H8)的析出规律与煤温的关系.研究结果表明:C2H6、C3H8在氧体积分数为20.9%煤温达180℃后均表现为体积分数急剧升高,至400℃时开始回落;氧体积分数为10%时煤温达280℃后体积分数快速升高,至400℃时达峰值;氧体积分数为7%煤温达250℃后其体积分数骤增,至400℃时下跌.另外,在烷链比中,在供氧体积分数为20.9%时,C3H8与C2H6的析出体积分数比与煤温呈下降关系;而在10%、7%的情况下呈增长趋势.     

矿用灭火复合凝胶的强度性能研究

矿用灭火凝胶材料由于强度低易破碎脱水,一定程度上影响了煤炭自燃火灾防治的效果。通过采用沉入度法及间接参数表征了加入填充剂的复合凝胶及纯凝胶的强度。实验表明:由于发生在填充剂与纯凝胶之间的粘附力作用、能量流散作用、吸附作用及温度效应,填充剂增强了复合凝胶的强度;并且随着加热温度的升高、加热时间的延长及填充剂浓度的增加,各复合凝胶的强度增大。     

煤最短自然发火期灰色预测模型研究

根据不同煤层自然发火期实验测试结果和宏观可测定的、表征煤自身氧化放热性的常用指标，运用灰色系统理论，建立了确定蓄散热条件下的煤最短自然发火期GM(0，5)的灰色预测模型。该预测模型预测值与实际值平均相对误差为1．45％，最大相对误差为-21．27％，能真实地反映出煤层自燃性与煤的灰分、挥发分、硫分和含氧量等的影响关系，可定性用于煤自然发火期的预测。     

煤自然发火预报的人工神经网络模型

采用自组织特征映射神经网络(SOFM)对采空区煤自然发火与否进行了识别分类.在此基础上,建立了通过分析采空区抽放孔气体成分和抽放孔位置参数来预报煤炭自燃的BP神经网络模型.对模型预测结果与实际情况进行了对比分析,结果表明,用人工神经网络方法识别和预报采空区煤自燃是可行的.为煤自燃程度的识别和预报探索出了一种新的方法.     

不同自燃倾向性煤的氧化机理对比分析

为分析煤样的自燃发生发展过程以及实验煤样的自燃机理,研究从不同自燃倾向性煤样的氧化机理入手,选取具有不同自燃倾向性的阜生、五阳煤样进行实验,通过热重实验对比分析不同自燃倾向性煤样的特征温度、热失重速率及阶段质量变化率参数,并结合红外光谱实验对低温氧化过程中主要官能团的分布特征及随温度的变化规律进行对比分析。结果表明：不同自燃倾向性煤样的煤氧反应差别主要体现在热重实验的T2 -T3和T4 -T5两个阶段;硫对煤氧反应的影响主要体现为常温下发生氧化释放热,促进小分子化合物的氧化裂解,进而引发自燃;煤自燃特性与原始煤样中官能团的分布特征关系较小,主要由煤分子结构中的侧链体系（桥键、侧链基团及活性官能团）所决定,侧链体系作为直接与芳环骨架连接的煤分子结构,本身具有较高的化学活性,在氧化分解的过程中降低了煤分子结构的稳定性。     

采空区高硫煤自燃阻化技术试验分析

针对常用矿用阻化剂进行阻化实验,根据阻化效率、成本、溶解度等因素选出Na2CO3作为试验工作面的阻化剂,从隔绝氧气、吸热降温和负催化作用3个方面对Na2CO3阻化液的阻化机理进行分析.设计阻化液在试验工作面的制备工艺、钻孔布置和注液系统,使得每个注液孔有40 min的注液时间,从而避免了采煤与阻化作业相互影响;对预注阻化液前后试验工作面采空区内的气体体积分数和温度分布进行分析.研究结果表明:氧化区域位于采空区进风侧,在预注阻化液后,气体体积分数和温度分布明显降低;在预注阻化液后,煤的氧化进程推后11d左右,从而降低了自燃危险性,有利于试验工作面采空区防灭火.     

变氧浓度条件下崔家寨矿煤自燃特性的实验研究

针对崔家寨矿1#和6#煤层存在严重的自然发火隐患,试验研究了煤样的低温自燃特性.首先试验研究了自燃过程中产生氧化气体和碳氢类气体随温度的变化规律;通过设定不同氧气浓度研究了自燃产物与初始氧气浓度的关系.结果表明温度是影响自燃的重要因素,温度越高,自燃越剧烈;自燃氧化产物随初始氧气浓度增加而增多,在13%～17%浓度达到峰值,之后开始下降.通过煤自然发火标志气体产生规律研究及其临界值确定,为现场制定自燃防治方法提供了依据.     

水分对煤炭自燃的影响

煤炭自燃是一个复杂的物理化学过程，煤的水分是影响氧化进程的重要因素。论述了水分在煤炭自燃初始阶段的催化作用和对煤炭自燃的抑制作用，研究了水分在煤炭自燃过程的物理化学机理，针对一些矿区煤炭自燃的实例对其水分的影响进行了分析．煤炭中水分对煤的氧化、蓄热和散热过程都有一定的影响，煤中水分对煤炭自燃到底是起阻化抑制作用，还是起催化触媒作用，应根据具体条件而论。