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1、东欢坨煤矿煤层赋存CO影响因素分析第36卷第8期煤矿安全2oo5年8月?问题探讨?东欢坨煤矿煤层赋存CO影响因素分析朱令起,王月红,郭立稳(河北理工大学.河北唐山063009)摘要:煤层的吸附等温线和含气量是重要的储层特征参数,它们与煤层的工业分析,显微煤岩分析,元素分析之间有一定的关系.文章根据已知的东欢坨煤矿的数据资料和实验室实验数据,建立了各个要素之间的数学模型,并进行了相关的关联分析,对煤层吸附CO影响因素进行了初步分析.关键词:CO;工业分析;显微煤岩分析;元素分析;吸附中图分类号:TD752.2文献标识码:C文章编号:103—496X(2005)08—0053—0
2、31引言在煤层开采过程中经常会发生Co超限的现象,除爆破和爆炸产生的CO外,通常认为CO来源于煤层发生了自然发火或其他火灾,极少考虑到煤层本身赋存CO的情况.随着科学技术的不断发展和检测手段的改进,许多矿井逐渐发现开采中CO超过《煤矿安全规程》的有关规定不全是因为发生了火灾,而是煤层中赋存有CO.在开滦东欢坨煤矿过去发现CO超限以后总是认为煤层发生了自然发火,后来在钻孔过程中又发现了CO超限的现象.经观测初步判定为煤层可能赋存∞,后又采取措施在深孔内进行观测,排除了因开采破坏造成的煤体氧化的可能,确定煤体确实赋存有CO.由于CO的浓度常作为煤层自然发火是否存在的判断依据,它的
3、存在常常干扰自然发火的预测预报,而且CO是有毒有害气体,超量的CO将对人的生命安全造成严重威胁.对煤层赋存CO影响因素的研究将有利于治理CO,保证安全生产.2实验结果及其分析2.1实验结果为了探寻东欢坨煤矿煤层赋存CO的规律,我们分别在主采煤层8煤层,9煤层,11煤层和12煤层采取了8个煤样进行了煤样的工业分析,显微煤岩分析,元素分析以及煤样吸附CO实验,其实验结果见表1.衰1实验结果汇总衰2.2工业分析指标及其关联性分析煤层的工业分析是煤层质量的主要指标.在煤层气评价中,工业分析是其它分析的基础.煤层工业分析的4个指标水份(M),灰分(Aad),挥发分(,,),和固定碳(F
4、C)之间存在着内部联系.为了定量的表示吸附量与煤样工业分析中的挥?53?第36卷第8期煤矿安全2005年8月发分(干燥无灰基),灰分,固定碳(干燥无灰基)之间的关系,利用QM软件对实验数据进行了拟合,关联的方程为:Y:0.1736—0.6Aad×10一一0.32Vdaf×10—+0.21FCdaf×10—2式中y——吸附量,mL/g;Aad——灰分百分含量,%;FCda卜固定碳百分含量,%;Vdaf——挥发分的百分含量,%.该关联方程相关系数为0.9940,说明该方程拟合程度比较好,能够反映出工业分析中各数据与CO吸附量之间变化规律,从而说明了东欢坨煤矿各煤层工业分析指标同C
5、O吸附量之间成良好的线性关系,即:挥发分,灰分与吸附量之间成反比关系,干燥无灰基固定C与CO吸附量之间成正比关系.图1,图2和图3分别为关联方程的计算值与实验值的比较结果.乙0.3言0.20.1蓝0督O.250.20.15棚蓝0.1督O.O5lO203O灰分/%吸附量与灰分的关系20253O3540挥发分/%图2吸附量与灰发分的关系45?54?图3吸附量与固定碳的关系由图1～图3可见,煤层对CO的吸附量随着固定碳的百分含量的增加而增加,挥发分的百分含量的减少而降低,灰分百分含量的增加而降低.其中吸附量受固定碳的百分含量,挥发分的百分含量影响较大,受灰分百分含量影响较小.2.3
6、元素分析?煤的元素分析对煤层吸附CO也存在很大的关系.煤的元素分析主要是测定煤中的C,H,o,N,S的百分含量,从实验数据可见,在东欢坨煤矿的2198工作面和2184工作面的煤样的C比较接近,但其o2含量有较大程度的差异.CO含量较高的2184煤层中o2含量明显高于2198煤层的o2含量,说明此煤层的氧化能力较强,可能和煤中的C发生氧化反应生成CO.图4为关联方程的计算值与实验值的比较结果.螫l414.51515.51616.5C,H图4吸附量与C/H的关系对东欢坨煤矿各煤层的实验结果进行分析可见,煤层对CO的吸附量先随着C的增加而降低,然后随着C的增加而增加.为了定量的表示
7、出元素分析中C与吸附量之间的关系,利用vB程序和QM软件对实验数据进行了拟合,图4为由拟合方程计算出的计算值和实验值的比较结果.2.4煤岩实验结果分析煤岩显微组分对吸附量的影响也是一个重要的因素.该实验测定了煤的镜质组最大反射率和煤中的镜质组,惰质组,壳质组矿物质的含量.为了定量的表示吸附量和C与镜质组最大反射率之间的关系,对实验数据进行了关联,关联方程为:y=+lR一0.7871×(1+R)式中y——吸附量,mL/g;X——C,无量纲;R——镜质组最大反射率,%.通过对东欢坨煤矿各煤层的实验结果进行分
