煤自燃标志性气体实验及应用研究

发布时间：2017-09-19 10:22

  本文关键词：煤自燃标志性气体实验及应用研究

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【摘要】：煤自燃发火是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。加强煤自燃发火机理、煤自燃标志性气体及煤自燃预测预报等方面的研究,为防治煤自燃提供理论和技术基础,对我国煤炭工业的可持续发展具有重要意义。本文采用理论分析、现场调研与实验室模拟实验相结合的研究方法,并以煤氧作用理论、传热传质理论、煤自燃指标气体检测作为研究基础,对煤自燃机理、煤自燃发展阶段与过程、影响因素、煤自燃倾向性、标志性气体等方面进行研究。首先对汾西瑞泰井矿正明煤业有限公司矿井进行调研并采集煤样,然后在实验室进行煤自燃发火模拟实验,通过分析标志性气体和煤炭自燃之间的关系,确定可以根据标志性气体推测出煤炭自燃状态,并对煤炭自燃进行预测预报:(1)将CO作为煤初期自燃发火的标志性气体;(2)2#煤层在常温下甲烷和乙烷是同时存在,且在70℃以后两个变化趋势随温度的变化基本一致,70℃时检测出己烷,可以其作为2#煤层的标志性气体;(3)3#煤层常温下甲烷和乙烷同时存在,在40℃~80℃之间变化趋势随温度的变化大体相同,70℃时生成丙烷、100℃时生成己烷、120℃时生成戊烷,可以将己烷和戊烷作为3#煤层的标志性气体;(4)4#煤层在不同位置的煤样烷烃的变化趋势不同:工作面煤样在常温下甲烷和乙烷是同时存在,且变化趋势随温度的变化基本一致,丁烯出现在30℃~40℃、80℃~120℃之间;丙烷和戊烷同时在70℃出现而80℃时戊烷仍存在;工作面陷落柱煤样常温下甲烷和乙烷同时存在,随着温度逐渐升高CH4和C2H6的变化趋势基本一致,但是前期120度以前变化比较迟缓;70℃时生成丙烷,80℃和130℃时生成戊烷,90℃时生成丁烯,因此,将丙烷和戊烷作为4#煤层标志性气体;(6)煤随着在空气中暴露时间的长短,其自身氧化自燃的时间也会发生变化,同时也受陷落柱的影响,长期暴露在空气中的前期氧化时间比较长;同时在煤矿现场采用矿用本安型红外热像仪和红外测温仪对巷道表面煤体进行定期扫描,对温度异常点进行监测,确定了煤自燃主要发生在地质构造处,煤体温度异常点主要在进风巷和回风巷的两帮。
【关键词】：煤自燃 自燃发火 标志性气体 实验
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 煤自燃机理研究现状12-13
• 1.2.3 煤自燃影响因素研究现状13
• 1.3 研究内容、研究方法和技术路线13-17
• 1.3.1 主要研究内容13-14
• 1.3.2 研究方法14
• 1.3.3 技术路线14-17
• 第2章 煤自燃机理17-29
• 2.1 煤自燃的条件、发展阶段及影响因素17-19
• 2.1.1 煤自燃的条件17
• 2.1.2 煤自燃的过程17-18
• 2.1.3 煤自燃影响因素分析18-19
• 2.2 自由基反应机理19-20
• 2.3 自由基反应及煤中自由基20-24
• 2.3.1 自由基20-22
• 2.3.2 自由基反应22-23
• 2.3.3 自由基反应过程23-24
• 2.4 含氧自由基24-25
• 2.5 煤的化学结构及其自由基25-28
• 2.5.1 煤的化学结构25-27
• 2.5.2 煤中自由基27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 煤自燃标志性气体预报技术29-33
• 3.1 煤炭自燃标志性气体的选择29-31
• 3.1.1 标志性气体选择的原则29
• 3.1.2 标志性气体的选择29-31
• 3.1.3 煤种、煤岩成分对标志性气体的影响31
• 3.1.4 注意的问题31
• 3.2 煤炭自燃标志性气体监测技术31-33
• 3.2.1 人工检测31-32
• 3.2.2 矿井监测系统32-33
• 第4章 煤自燃标志性气体实验研究33-51
• 4.1 实验装置介绍33-34
• 4.2 实验研究34-35
• 4.2.1 实验目的及实验注意事项34-35
• 4.2.2 实验样品及实验条件35
• 4.2.3 实验过程35
• 4.3 2#煤层实验结果及分析35-38
• 4.4 3#煤层实验结果及分析38-40
• 4.5 4#煤层实验结果及分析40-47
• 4.6 CO的检测分析47-48
• 4.7 重现性分析48-49
• 4.8 本章小结49-51
• 第5章 煤矿现场实验51-73
• 5.1 煤层贮存情况51-53
• 5.1.1 井田概况51-52
• 5.1.2 地质构造52
• 5.1.3 水文地质52
• 5.1.4 地温52-53
• 5.2 矿井概况53-63
• 5.2.1 含煤地层与可采煤层53-56
• 5.2.2 煤种、煤质与煤的用途56-59
• 5.2.3 煤炭储量与服务年限59-60
• 5.2.4 开拓方式与采区布置60
• 5.2.5 矿井通风情况60-61
• 5.2.6 煤尘爆炸性及自燃倾向性61-63
• 5.3 工作面概况63-64
• 5.4 煤自燃预测预报64-73
• 5.4.1 监测系统的布置64-65
• 5.4.2 温度监测情况65-72
• 5.4.3 结果分析72-73
• 第6章 结论73-75
• 6.1 经济效益分析73
• 6.2 结论73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 作者简介78-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果79-80

【参考文献】

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本文编号：881077