褐煤高温受热变质产气及突出试验研究

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1、全日制硕士学位论文褐煤高温受热变质产气及突出试验研究申请人姓名：郑则用指导教师：何俊学位类别：工学硕士专业名称：安全科学与工程研究方向：瓦斯灾害预测与防治河南理工大学安全科学与工程学院二〇一七年六月中图分类号：TD713密级：公开UDC：622单位代码：10460褐煤高温受热变质产气及突出试验研究Experimentalstudyonpyrolysisandgasificationofligniteathightemperature申请人姓名郑则用申请学位工学硕士学科专业安全科学与工程研究方向瓦斯灾害预测与防治导师何俊职称副教授提交日期

2、2017.6答辩日期2017.6河南理工大学致谢韶光易逝，三年光景已匆匆溜走。这三年的时间里在师长的教诲下，在同窗的陪伴中成长了很多，学到了知识，增长了才干，思想也更加成熟。在这年轻的三年里，衷心感谢陪我成长的人，是他们在我困惑的时候给我指明方向，在我松懈的时候给我鞭策，在我困难的时候给我帮助。以后的路要自己走，但师恩难忘，同窗难忘。感谢我的导师何俊老师，是他给予我专业的指导和支持，我才可以顺利完成我的学业。在何老师的帮助下我完成了硕士论文的开题、试验装置设计、试验开展以及论文的最终定稿。还记得何老师对我的谆谆教诲，在我迷失方向的时候及

3、时拉我一把，让我懂得了男子汉大丈夫要有所为有所不为，更让我在学习上有了长足的进步。导师，导人生之方向，师学术之精华，导师不但教我专业知识，更教我如何做事、如何做人。感谢付德斌工程师以及闫师傅在试验装置研制阶段给予我的帮助，感谢你们百忙之中抽出时间帮助我一起讨论、设计、加工试验装置，在此过程中我也学习了很多机械、密封、散热方面的知识，你们的参与给予我试验研究工作带来了极大的帮助。感谢刘林兵师兄和陈亮师兄在前期试验研究中给予我的帮助；感谢吕蓬勃同学给予我论文上的指导与帮助；特别感谢樊东方师弟在做试验过程中给予我的全程帮助，你不嫌脏、不嫌累，

4、跟我一起完成了各组试验；感谢同届闫欢欢、史鹏翔在平时学习和生活中的帮助，帮我分担团队中的许多工作。感谢我可爱的室友马刚、陈滔、张赛同学在生活和学习上的无私帮助。感谢父母一直以来对我学习生活的支持与鼓励，谢谢你们将我养育成人，每当我心情不好，生活出现烦心事时，父母始终第一时间嘘寒问暖，父母永远是我心灵的港湾。感谢安全学院及全体老师为我们的学习与科研提供良好的环境。感谢学院门卫大爷每天的笑脸相迎。感谢本文所引用的所有参考文献的作者们。感谢论文评审以及答辩委员会各位专家提出的宝贵建议。最后衷心祝愿安全学院的科研更上一层楼，取得丰硕的科研成果。

5、摘要近年来国内煤矿的开采深度逐渐增大，导致煤与瓦斯突出的事故发生概率也随之增加，对我国煤矿开采的安全性产生了十分严重的影响。现今对煤与瓦斯突出机理的认识仍然停留在假说阶段，虽然国内外学者开展了大量煤与瓦斯突出模拟试验，却忽略了瓦斯突出煤体的演化与准备过程。本论文自行设计一套煤高温受热变质产气模拟喷出试验装置，该装置能长时间有效保证试验煤样在高温状态下密封。对密闭试验装置内的中低变质程度褐煤进行长时间的加热，使其变质产气升压，形成具有突出潜能的煤和瓦斯混合体。通过统计试验数据与理论分析，开展研究煤体在高温受热变质产气过程，及产气对煤体结构

6、的破坏能否引起喷出现象。研究结果表明：（1）在不同温度条件下，同样质量的试验煤样在高温受热变质产气过程中生成的气体总量差异较大，较高温度下（350℃、400℃）是较低温度下（200℃、250℃）产气量的8倍左右；（2）褐煤高温热解变质产气的主要组分是甲烷CH4和CO2，两者的体积分数占到了80%以上；（3）得出了在一定时间内反应釜内煤体自生气体生成的压力平均速率、最终稳定的压力值随不同试验温度的变化曲线。（4）结束后试验煤体如同泡沫状，膨化程度高，光泽暗淡，原生结构在一定程度上消失，手试强度低，变质程度加深。根据以上研究成果可以得出以下

7、结论：（1）CO2气体总量随温度升高而逐渐升高，随之又降低；CH4气体总量随温度升高而逐渐增加。较低温度条件下（<350℃），主要产出CO2气体；较高温度（≥350℃），CH4大量产出。随着温度的升高和试验的持续，CO2气体和CH4呈现此起彼伏的态势。（2）随着温度的升高，产气量逐渐增加，产气对煤体突出特性的影响可以归为两方面的作用：一是提供充足的瓦斯来源；二是产气过程中对改变了煤体的物理化学结构性质。此时煤体物理化学性质结构受到强烈破坏，以此造成煤与瓦斯突出危险性增大。关键词：煤高温热解；变质产气；产气规律；煤体结构；突出特性IAbs

8、tractWiththeincreasingdepthofcoalmininginChina,theriskofcoalandgasoutburstincreases,becomeaseriousnatur