含甲烷供氣條件下煤氧化特性的綜合實驗研究.pdf

1、煤自燃和瓦斯是影響煤礦安全的主要災害，在對高瓦斯易自燃煤層進行開采時，會有大量的瓦斯涌出，而采空區(qū)漏風流中含有一定量的瓦斯，氧氣濃度也低于正常大氣中的氧氣濃度，煤自燃發(fā)火也是在該氣體環(huán)境中發(fā)生。本文以陽煤集團石港煤礦為例，對其含甲烷供氣條件下煤低溫氧化特性進行實驗研究。
　　針對高瓦斯采空區(qū)中含有氧氣、氮氣和甲烷的實際情況，需配制含有易燃易爆氣體的混合氣體，提出了四種設計方案并對其進行分析優(yōu)化，研制了含甲烷氣體配比及輸出實驗裝置。

2、通過對實驗裝置進行參數(shù)優(yōu)化實驗，確定了最佳實驗參數(shù)，驗證了該裝置的設計合理性和安全性，為煤低溫氧化實驗的進行提供了保障。
　　開展了含甲烷供氣條件下煤低溫氧化產物實驗，理論上分析了氧化產物的生成規(guī)律及煤低溫氧化的過程，解釋煤低溫氧化過程中氧化產物的變化規(guī)律。得到在低氧高甲烷濃度的風流中，煤氧化產物的初始生成溫度有“延遲效應”，氧化產物生成的初始溫度滯后，為預測采空區(qū)煤自燃提供了參考依據(jù)。在符合石港煤礦實際情況的含瓦斯氣體環(huán)境中，優(yōu)

3、選出了煤自燃早期預報的標志性氣體。結果表明CO和C2H4氣體可作為高瓦斯采空區(qū)煤自燃的指標氣體。
　　采用紅外光譜儀分析了含甲烷供氣條件下煤低溫氧化過程中官能團種類和數(shù)量的變化規(guī)律。氧氮比較高時，高濃度的甲烷對含氧官能團的變化有抑制作用；隨氧氮比例降低，含氧官能團反應也受到抑制，但甲烷體積分數(shù)對含氧官能團的數(shù)量變化無明顯影響，脂肪烴官能團的生成速率隨氧氮比降低而減小。芳環(huán)則相對穩(wěn)定，基本不受氧氣和甲烷濃度的影響。隨氧化溫度的升高，