古书院矿15~#煤层指标气体优选实验研究

发布时间：2019-09-12 02:51

【摘要】：煤在自燃的不同阶段会释放出不同的气体,这些气体的成分及浓度能反映煤炭的自燃程度。为准确地对古书院矿自然发火情况进行预测预报,以古书院矿15#煤为研究对象,通过程序升温实验、利用气相色谱仪,研究了15#煤的自燃氧化特性,以及自燃升温过程中产生气体的变化规律,分析了φ(C3H8)/φ(C2H6)、φ(C2H4)/φ(C2H6)等链烷比和烯烷比比值曲线。结果表明:古矿15#煤的自燃临界温度约为80℃,干裂临界温度约为140℃;15#煤在常温下就能产生CO,且产生量与温度呈指数关系;C3H8出现的温度为60℃,在120~240℃时气体产生量呈现单调递增趋势。结合指标气体优选原则,确定古矿15#煤层自燃指标气体的选择应以CO与C3H8为主,以C2H4、φ(CO)/φ(CO2)、φ(C3H8)/φ(C2H6)为辅。该研究结果对提高古矿煤炭早期自燃预测预报的准确度以及防治矿井火灾具有重要的指导价值。
【图文】：

指标气体,实验系统,煤样

而影响生产进度，避免造成人员伤亡和经济损失，需要考察煤氧反应过程中Ｏ２消耗量、ＣＯ产生量及其他气体的变化规律，分析煤氧化过程中ＣＯ、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ６和Ｃ３Ｈ８等气体量以及浓度变化规律，优选煤层自燃指标气体，指导古矿１５＃煤层的自燃早期预报和防灭火工作［１３］。１煤样程序升温实验１．１实验设备本实验所利用的仪器设备主要有程序控温箱、气相色谱仪、铜质煤样罐、预热气路、温度控制系统、气体质量流量控制器、计算机、打印机等，如图１所示。图１指标气体实验系统图１．２煤样选取与实验过程１）煤样选龋煤样取自古矿１５＃煤层１５３３０２联络巷，将煤样外壳被氧化部分去掉，取芯粉碎，选取不同粒径的煤样，用盒子密封，避免接触氧气被氧化。煤样的主要煤质指标见表１，实验条件见表２。表１古书院１５＃煤层主要煤质指标样品水分Ｍａｄ／％灰分Ａａｄ／％挥发分Ｖｄａｆ／％含硫量Ｓｔ，ｄ／％吸氧量Ｖｄ／（ｃｍ３·ｇ－１）古矿无烟煤４．７８１５．１０６．８２２．５６０．９６２）实验过程。分别将１１００ｇ上述煤样置于铜质煤样罐内。将煤样罐置于程序控温箱内，然后连接好进气气路、出气气路和温度探头（探头置于煤样罐的几何中心），检查气路的气密性。测试时向煤样内通入１３０ｍｌ／ｍｉｎ的干空气。采用０．５℃／ｍｉｎ升温速率，当达到指定测试温度时，，恒定温度５ｍｉｎ后采取气样进行气体成分检测和浓度分析。２临界温度煤从缓慢氧化阶段到快速氧化阶段的过渡点，是煤自燃氧化速率发生急剧变化的转折点，也是

温度变化曲线,变化曲线,温度,气体

度升高，Ｃ２Ｈ６气体浓度增加，主要有两个原因，一方面是原煤样吸附气体加快脱附，另一方面是煤体的氧化反应产生了大量的Ｃ２Ｈ６气体。由图７看出，煤样在６０℃时就有Ｃ３Ｈ８气体产生，浓度为０．９７ｐｐｍ。Ｃ３Ｈ８浓度随煤温先增加后减小，浓度极大值点对应的温度约为２４０℃。由Ｃ３Ｈ８气体产生规律可以看出，该气体能在一定程度上反映古矿１５＃煤的自燃情况，可以作为古矿１５＃煤自燃辅助指标气体。图２ＣＯ含量随温度变化曲线图３ＣＯ２含量随温度变化曲线图４ＣＨ４含量随温度变化曲线１３５
【作者单位】：煤炭科学技术研究院有限公司矿山安全技术研究分院;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室;晋煤集团古书院矿;
【基金】：中国煤炭科工集团科技创新基金项目资助(编号:2012MS001) 煤炭科学研究总院技术创新基金项目资助(编号:2010CX09)
【分类号】：TD752.2

【参考文献】