神東北部礦區(qū)水浸煤自燃特性及火災治理研究.pdf

1、煤自燃是煤炭工業(yè)中的主要災害之一。影響煤自燃的因素很多，如煤化程度、煤巖成分、水分、含硫量、環(huán)境氣候等。尤其是在長期水浸后煤自燃的特性變化，但關于該方面的研究很少。
　　本文采用實驗與理論相結合的研究方法，運用煤氧化程序升溫實驗、煤自然發(fā)火實驗以及煤氧化熱重-紅外聯用實驗，對經過水浸泡處理的神東北部礦區(qū)12煤（8.342m2/g）進行了煤自燃特性研究，從煤氧化動力學等方面研究了長期水浸對煤自燃特性的影響；并對淺埋藏近距離煤層群開采

2、采空區(qū)水浸煤自燃火災進行了有效治理。
　　通過煤氧化程序升溫實驗，進行了原煤及水浸煤自燃氣體產生規(guī)律的對比研究。研究表明：神東北部礦區(qū)12煤層水浸煤在低溫氧化階段，水分對氧氣的消耗起促進作用，水分含量越大，耗氧速率越大；之后，水分對煤自燃起抑制作用，水分含量越高，抑制作用越強；在升溫氧化過程中，CO、CO2、CH4產生率始終隨溫度升高而增大，水浸煤的CO和CO2產生率高于原煤、CH4產生率小于原煤；煤樣中本身不含C2H4和C2H6

3、氣體，隨后在高溫階段90℃左右產生的C2H4和C2H6氣體主要是由于煤的高溫裂解而產生，水浸煤產生的C2H4和C2H6氣體小于原煤。
　　通過煤自然發(fā)火實驗，進行了水浸煤自燃氧化過程及極限參數研究。研究表明：神東北部礦區(qū)12煤層水浸煤自然發(fā)火期為19天，臨界溫度為45～55℃，干裂溫度為120～140℃；隨著煤溫升高，水浸煤的氧化升溫速率、需風量、放熱強度逐漸增加；隨著浮煤厚度增加，煤自燃下限氧濃度值下降，上限漏風強度增大，水浸煤

4、樣最小浮煤厚度為0.45m。
　　通過TG-FTIR實驗，進行了水浸煤自燃熱分析與紅外光譜特性研究。研究表明：煤樣在不同升溫速率、不同氧濃度下氧化過程熱重曲線變化趨勢相同，呈分階段特性，按升溫過程分別可分為失水失重階段、吸氧增重階段和燃燒階段；升溫速率越快，煤燃燒越慢，從貧氧到正常氧濃度范圍內，氧濃度越高，煤燃燒越快；在同一氧濃度條件下，活化能大小隨著升溫速率的增加而增加，同一升溫速率條件下，不同氧濃度在該階段（即煤自燃的吸氧增重

5、階段）活化能變化不大。
　　在水浸煤自燃火災治理實踐中，通過自燃環(huán)境與條件分析判斷可能的高溫范圍，通過物探、鉆探測溫以及氣體分析的方法探測火源，確定了神東北部礦區(qū)補連塔煤礦12煤采空區(qū)水浸遺煤自燃火區(qū)范圍。通過封堵地表漏風裂隙、井下采煤工作面以及密閉的漏風通道，結合采用井下注氮氣的方式快速降低了火區(qū)氧氣濃度，以注砂漿、粉煤灰漿、注膠、注三相泡沫及注液氮、液態(tài)二氧化碳等技術可治理大范圍煤層火災。研究表明，以注砂土、粉煤灰、復合膠體、