浸水風(fēng)干煤體低溫氧化特性研究.pdf

1、以神東為代表的西部礦區(qū)煤層具有易自燃、埋藏淺、煤層間距離近、頂板基巖薄等特點(diǎn)；許多礦井的上煤層已經(jīng)或即將采完，已開始回采下煤層。由于地表水及地下水沿采動裂隙滲漏至上煤層采空區(qū)，使得采空區(qū)遺煤長期處于被水浸泡的狀態(tài)；長期浸水溶脹的煤體脫水風(fēng)干后物理及化學(xué)性質(zhì)會發(fā)生很大改變，其低溫氧化特性較原煤差異較大。目前還未系統(tǒng)開展浸水煤體脫水風(fēng)干條件下煤低溫氧化特性的研究，制約了人們對該條件下煤自燃預(yù)警氣體指標(biāo)和自然發(fā)火期的認(rèn)識。因此，開展浸水風(fēng)干煤

2、體低溫氧化特性研究對淺埋藏近距離煤層群開采煤自燃防治具有十分重要的科學(xué)意義。
　　本論文選取不同煤種、不同粒徑及不同浸水時(shí)間的浸水風(fēng)干煤體作為研究對象。利用電子掃描顯微鏡（SEM）研究了浸水風(fēng)干煤體的表面孔隙結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干后，煤體比原煤具有更發(fā)達(dá)的表面孔隙結(jié)構(gòu)。利用電子自旋共振波譜儀（ESR）研究了浸水風(fēng)干煤體低溫氧化過程中的自由基變化特性，結(jié)果表明：煤體浸水時(shí)間越長，風(fēng)干后自由基濃度越大；隨著溫度升高，浸水風(fēng)干煤體

3、的自由基濃度呈增長趨勢。相同浸水時(shí)間的煤體，粒徑越大，風(fēng)干后自由基濃度及g因子值越大。隨著煤的變質(zhì)程度升高，煤體浸水風(fēng)干后自由基濃度增大，g因子值減小。
　　利用煤自燃特性測試系統(tǒng)研究了浸水風(fēng)干煤體在低溫氧化過程中的氣體產(chǎn)物變化規(guī)律，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的CO產(chǎn)生量大于原煤，耗氧速率大于原煤，交叉點(diǎn)溫度低于原煤；在一定的浸水時(shí)間范圍內(nèi)，煤體浸水時(shí)間越長，風(fēng)干后CO產(chǎn)生量越大，耗氧速率越大，交叉點(diǎn)溫度越低；在一定的粒徑范圍內(nèi)，粒徑

4、越大，風(fēng)干后煤體的CO產(chǎn)生量較原煤增加程度更大，交叉點(diǎn)溫度較原煤降低程度更大。
　　利用基于程序升溫的煤自燃臨界溫度測試方法研究了浸水風(fēng)干煤體加速升溫階段的表觀活化能變化規(guī)律，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的表觀活化能小于原煤；煤體浸水時(shí)間越長，風(fēng)干后的表觀活化能越?。涣皆酱?，風(fēng)干后煤體的表觀活化能較原煤減小程度更大。利用煤自燃傾向性的氧化動力學(xué)測試方法研究了浸水風(fēng)干煤體的自燃傾向性，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的自燃傾向性高于原煤；煤體浸水