煤自燃影响因素的热重分析

采用德国耐驰公司的TG209热重分析仪,针对在不同粒度、不同供氧浓度和不同升温速率的实验条件下,开展热重分析实验研究。通过对煤样氧化过程失重和失重速率曲线的分析,表明特征温度点可以从宏观上反映出煤样氧化微观过程中外界条件对反应过程的影响,并研究了不同实验条件对特征温度点和失重值的影响规律。     

基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法研究

针对煤自燃倾向性鉴定是一个模糊的等级概念,难以准确指导煤矿采取措施进行防灭火。提出了建立基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法,即通过煤的自燃倾向性测试来预测其绝热氧化时间,用绝热氧化时间这种准确、直观的煤自然发火危险性判定标准来量化煤自燃倾向性,使其更具参考及指导意义。优选氧化动力学方法测试了10种典型煤样的自燃倾向性,并将其结果与实验条件下测量的绝热氧化时间数据进行曲线拟合,建立了基于煤自燃倾向性的绝热氧化时间预测方法。随后从煤氧化机理方面进行分析并进行实验验证,结果显示该模型是科学、合理的,能够清晰、准确地反映出煤的自然发火危险性。     

华亭煤自燃特征温度的TG/DTG实验

选取华亭煤作为研究对象,通过X射线衍射和不同氧化条件下的热重分析(TG-DTG)实验,分析计算了煤样的微晶结构参数,掌握了煤样结构特征,并运用非等温动态热重法和微商热重分析手段,研究分析了煤氧复合过程,得到了煤样自燃过程中的特征温度.研究表明,华亭煤样热失重和失重速率曲线变化反应了煤氧复合过程中物理吸附、化学吸附和化学反应的不同历程,煤氧复合过程及复合程度可以用特征温度点来表征.     

基于耗氧量的煤自燃倾向性快速鉴定方法

为了能够更加科学快速地对煤的自燃倾向性进行鉴定和分类,对我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的不科学性进行了分析和评价,对煤低温氧化耗氧量与煤自燃倾向性之间的关系进行理论分析,得出在低温氧化过程中某一温度时煤每消耗1 mol氧量释放的热量大体相同,那么单位质量煤在某一温度段消耗氧量大,产生热量也就越多,该煤也就更容易自燃,其自燃倾向性也就越强.在此理论基础上提出了将一定煤样量置于静态的一定量空气中,并加热使其加速氧化,以此来测试煤的低温氧化耗氧量.研制了相应的测试装备,并对不同煤种、不同氧化时间和不同氧化温度的耗氧量进行了测试.最后,初步给出了基于耗氧量的煤自燃倾向性分类原则和方法.图3,表2,参11.     

金刚煤矿矸石山煤矸石自燃机理分析

通过对金刚煤矿矸石山各类煤矸石样的H2O2氧化升温速率实验、实气氧化升温速率实验研究和对矸石山各类煤矸石各种形态硫的定量分析,以探索金刚煤矿矸石山煤矸石的自燃发火机理,从分析可见金刚煤矿矸石山煤矸石中硫铁矿含量很高,而硫铁矿中FeS2被空气中的氧气氧化并释放出大量的热量。热量不断积累、蓄热,当热量蓄累到一定温度时,煤矸石中的挥发分析出并着火燃烧,从而导致矸石山煤矸石的自然。     

蒙西侏罗纪煤低温氧化红外官能团分析

侏罗纪煤成煤时代较新,变质时间较短,与其他时期煤相比,其内在微观分子结构也存在区别。为了弄清楚侏罗纪煤原始煤样及低温氧化至200摄氏度后官能团特性及其变化规律,采集内蒙古西部地区侏罗纪煤层煤样4组作为实验对象,使用Nioclet i S5型傅里叶变换红外光谱仪,采用溴化钾压片法,分别对侏罗纪原始煤样及低温氧化至200摄氏度煤样进行红外官能团实验,并得到对应红外光谱图。实验结果表明侏罗纪煤样在低温氧化过程中(氧化至200摄氏度),羟基对煤氧复合作用有较大影响;脂肪烃是对试样煤样氧化过程中影响较大的官能团之一;含氧官能团参与了实验煤样低温氧化过程,但其影响作用较小;芳香烃对实验煤样低温氧化过程无明显影响。     

自然环境条件下硫化铁的自燃倾向性

为了研究硫化铁的自燃倾向性,在自然环境条件下对硫化铁进行氧化实验,实验结果表明:Fe3O4、Fe2O3以及Fe(OH)3硫化后生成的硫铁化合物活性很高,具有较高的自然氧化活性,在室温下可迅速与空气中的氧气反应,同时放出大量的热量.以Fe2O3的硫化产物为典型样品,研究了硫化时间、水分、油品、硫及通风条件对硫化铁氧化升温特征的影响,结果表明,硫化时间长,适量的油品和硫以及良好的通风条件能够加速硫化铁升温过程,而一定的水分及不良的通风条件则降低了硫化铁的自燃倾向性.     

采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

针对煤矿机械化水平提高,开采速度加快,引起采空区遗煤增多和面积扩大,使得采空区煤炭自燃隐患更加突出,大面积采空区煤炭自然发火率高、火灾危害大,对其成因和灭火技术的研究有助于最大限度的降低大面积采空区煤炭自燃火灾的危害程度.通过分析国内外学者对煤自燃机理的不同说法,提出了煤自燃过程的3个阶段,即准备阶段、氧化阶段和自燃段,指出煤体要发生自燃必须具备4个条件:根据对煤炭自燃机理的研究,将防治技术措施按其作用机理可分为:灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等4类.     

二维碳/碳复合材料氧化机理研究

研究了两种二维碳／碳复合材料的氧化行为和氧化机理，通过对其恒温氧化动力学曲线的测定和分析，得到氧化速率与温度、时间、氧的体积流量等的对应关系。研究结果表明，两种碳／碳复合材料的氧化动力学过程基本相同，其氧化过程均分为两个阶段：氧化失重率小于约60％时为线性氧化阶段，大于60％时为对数型氧化阶段。不同阶段的氧化速率不同，活化能也有差别。线性氧化阶段的氧化机理从低温时以化学反应为控制步骤转变为高温时以化学反应及扩散共同为控制步骤。     

基于活化能的煤自燃倾向性鉴定方法探讨

对国内外主要煤自燃倾向性鉴定方法进行了分析和评价,重点对我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法和煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法的特点进行了总结、分析,指出了各种方法存在的不足。提出了以表观活化能E作为煤自然倾向性鉴定指标的可行性,分析了表观活化能计算方法的研究现状和特点,提出了基于表观活化能的DSC动力学鉴定方法的新设想,对于补充和完善我国煤自燃倾向性鉴定方法具有借鉴意义。     

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.     

煤自燃机理及预测理论研究进展

自17世纪英国人Dr.Plott提出黄铁矿导因学说以来，煤自燃机理研究取得了长足的进展。出现了多种学说。进入20世纪90年代，国内外学者又提出了一些更具体的学说。主要对煤自燃学说、自燃机理、自然发火期预测理论和煤层自燃危险区域判定理论等方面的国内外研究现状和取得的主要研究成果进行综述。并对煤自燃理论研究的不足及其发展方向进行了分析和讨论。     

多元回归分析在煤自燃预测中的应用

通过对不同煤样中决定自燃的成分进行工业分析,以及实验测得的自然发火期,运用多元回归分析的数学模型,建立了最短自然发火期预测回归方程,并对方程及其系数的显著性作了检验,进行了残差分析.通过此数学模型能直观的反映煤层自燃性与煤的灰分、挥发分、硫分和氧含量对煤层自燃发火期的影响关系,可定性用于煤自然发火期的预测.     

乌达烟煤的微观结构与自燃的关联性分析

为探讨煤微观结构对煤自燃的影响,借助了傅里叶变换红外光谱仪分析和确认乌达烟煤微观结构中所含的各类官能团,并对煤样辅以工业分析和元素分析。通过对乌达烟煤微观结构的定性分析得出：同一煤层煤样的红外光潜图其峰形基本一致,只是峰强不同：煤结构中的含氧官能团、芳香度的高低和烷基侧链对煤自燃影响较为显著,决定了煤与氧发生氧化反应的难易程度。     

粒度对煤的自燃倾向性表征影响

为了使活化能这一指标科学有效的应用于煤的自燃倾向性的鉴定,利用热重分析仪器,对两种煤的不同粒度的煤样进行了自燃的实验研究,试验曲线结果表明,煤样粒度越细,TG曲线和DSC曲线向低温方向移动,煤样的着火提前,运用热重动力学方法计算得到煤的活化能,发现粒度越小,活化能值也越小,越容易着火,即其白燃倾向性增大。粒度是一个重要的影响因素。     

煤炭自燃预测的非参数逐步判别方法及应用

运用在煤矿生成实践中积累的众多相关数据和资料,通过全面分析影响煤层自燃因素,基于非参数逐步判别分析理论,建立煤炭自燃预测的判别分析模型。选取影响煤炭自燃的主要因素如煤的自燃倾向性、煤层厚度、煤层倾角、煤的坚固性系数、工作面供风量、回采工作面推进度、采场回采丢煤率,作为判别因子,建立煤炭自燃预测的非参数逐步判别分析模型,利用某煤田的多个参数作为学习样本进行训练。经过训练后的模型回判的误判率为0。说明该模型在研究煤炭自燃预测中具有良好的实用性和有效性。     

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。     

基于温升速率的煤自燃倾向性测定方法

为了准确判定煤炭真实条件下自燃倾向性,选取具有代表性的2种褐煤、2种烟煤及2种无烟煤在煤自燃测定装置上展开研究。研究结果表明,褐煤在低温缓慢氧化阶段、高温加速氧化阶段升温速率最快,烟煤次之,无烟煤最慢。利用热分析仪对煤样的着火温度进行了测定,发现褐煤着火温度最低,烟煤次之,无烟煤着火温度最高;综合评判煤自燃倾向性判定指数,I200为强自燃倾向,200≤I≤400为中等自燃倾向,I400为弱自燃倾向。