煤自燃特性宏觀表征參數(shù)及測試方法研究.pdf

1、煤炭自燃嚴(yán)重威著礦井的安全生產(chǎn)，近年來，煤自燃特性的定量表征及危險程度的準(zhǔn)確判定是煤礦安全領(lǐng)域研究的熱點和難點。
　　論文圍繞煤自燃性表征參數(shù)獲取方法進(jìn)行研究，在煤氧吸附與自燃特性理論研究基礎(chǔ)上，確定了煤自燃的主要宏觀表征參數(shù)，自行設(shè)計建立了公斤級煤量自然發(fā)火實驗裝置，提出了煤自燃傾向性和自然發(fā)火期實驗測試的新方法，通過對黃陵2號煤的實驗測試分析，得出煤自燃宏觀表征參數(shù)，確定了規(guī)范的實驗條件，并與大型煤自然發(fā)火實驗和程序升溫實驗的

2、對比分析表明，該實驗裝置綜合了上述兩類實驗系統(tǒng)的優(yōu)點，具有快速、準(zhǔn)確測定煤自燃宏觀表征參數(shù)的特點，為煤自燃特性和自然發(fā)火期實驗測定標(biāo)準(zhǔn)制定提供了理論和實驗基礎(chǔ)。取得主要創(chuàng)新性成果如下：
　?。?）基于煤的孔隙結(jié)構(gòu)及煤對氧的吸附類型和熱量關(guān)系，分析煤低溫氧化時不同類型吸附在煤氧化自熱過程中的作用，結(jié)合煤發(fā)火規(guī)律及其影響因素，運用多孔介質(zhì)滲流力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)理論及相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，確定了煤氧化自熱過程中數(shù)值計算的關(guān)鍵參數(shù)：煤的耗氧速度、

3、放熱強度，為煤自燃性表征參數(shù)測試方法提供了理論支持。
　?。?）結(jié)合破碎煤體的放熱和散熱特性，從煤量、絕熱條件、控制精度及相應(yīng)軟硬件等方面分析了實驗要求。研究創(chuàng)建了公斤級煤量自然發(fā)火實驗裝置，裝置的熱量散失值能夠滿足煤氧化升溫的條件，實現(xiàn)了7.1kg煤量煤自然氧化升溫過程實驗?zāi)M，解決了大煤量自然發(fā)火實驗工作量大，小煤量實驗需外部加熱且不能真實模擬煤氧化自熱過程的問題。
　?。?）利用公斤級煤量自然發(fā)火實驗臺對黃陵2號煤進(jìn)行

4、了測試，得到了自然發(fā)火過程中氣體和溫度變化關(guān)系，結(jié)合指標(biāo)氣體濃度及其變化率、氣體濃度比值等表征參數(shù)與煤溫的對應(yīng)關(guān)系，確定了煤低溫氧化自然發(fā)火過程中的三個特征溫度，及其量化判定依據(jù)，解決了應(yīng)用指標(biāo)氣體量化識別煤層自燃隱蔽火源溫度的問題。
　?。?）在公斤級煤量自然發(fā)火實驗測試基礎(chǔ)上，計算得出了黃陵2號煤樣的放熱強度、耗氧速度和實驗自然發(fā)火期等自燃特性參數(shù)，擬合出煤氧復(fù)合作用過程中自燃宏觀表征參數(shù)與溫度的函數(shù)關(guān)系，確定了常數(shù)項，為煤自