煤矿自然发火研究意义

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1、学号：2013101203HEBEIUNITEDUNIVERSITY姓名：李靖专业：安全科学与工程班级：13级研1班任课教师：张嘉勇副教授浅谈煤自燃倾向性国内外研究现状李靖摘要：我国对于煤自然发火机理的研究和鉴定工作，已分别用气态、液态和固态等不同氧化剂，研究了煤的氧化热和着火规律，先后建立了判别煤的自燃倾向性的着火点法和双气路流动色谱吸氧法。双气路流动色谱吸氧法是基于煤在低温常压下的吸附符合Langmuir方程的吸附规律，其吸附氧气的能力的差异与煤化参数之间存在着一定的对应关系，且亦受多种因素的影响与制约而建立的一种鉴定煤

2、自燃性的一种科学、方便、快速的方法。关键字：自然发火、Langmuir方程0引言我国煤炭资源分布广泛，储量丰富，是推动国民经济发展的重要能源支柱，国家的可持续发展与煤炭工业有着直接关系。研究煤矿火灾的防治与控制技术以及其继发灾害的防治与控制技术，对煤矿安全未来发展意思是十分重要的。煤自燃是煤氧化产热和向环境散热的发展的结果，只要是与煤自燃过程产热和热量向环境散热相关的因素都可以影响到煤的自然发火过程。在不同地区的矿井和煤层中煤的自燃倾向性相差很大。煤矿防灭火等级的划分的依据之一就是煤的自燃倾向性，而制定与研究煤矿防灭火技术与

3、措施都是在煤的自燃倾向性鉴定的基础上进行的。煤的自燃倾向性的研究，提供了早期自然发火数据，可以提前做好防止火灾工作，有效预防火灾发生发展。1煤炭自燃学说自从1686年，英国人普洛特发表了一篇煤炭自燃的论文。人们经过不懈的努力和探索提出了若干学说来解释煤炭自燃，主要有黄铁矿作用、细菌作用、地壳运动作用、煤吸收水分作用、酚基作用以及煤氧复合作用等[1]。其中煤氧复合作用学说揭示了煤炭氧化生热的本质，并得到了验证，因而被人们广泛认同。煤氧复合作用学说认为煤自燃根本原因在于煤暴露于空气中吸附氧气发生氧化放热作用。煤能够从空气中吸收氧

4、气并使它依附在煤体上，这种依附包括煤体表面吸附以及煤与其氧化反应而发生的化学吸附，从而有热量产生，当有适当的储热条件就开始升温进而导致煤的自燃。2煤炭自燃的预测技术煤炭自燃预测技术是指在煤层处于低温氧化阶段（即潜伏期），在没有出现自然发火征兆之前，仅仅根据煤的氧化放热特性和实际开采条件，超前判断松散煤体自燃的危险程度、自然发火期及最易自燃区域的一种技术。目前，预测技术主要有自燃倾向性预测法、综合评判预测法、统计经验法和数学模型预测法4种[2]。2.1自燃倾向性预测法自燃倾向性是指煤层开拓前，它的自然发火的可能程度。自燃倾向性

5、预测法主要是根据自燃倾向性不同，划分煤层自然发火等级，以此区分煤层的自燃危险程度，从而采取相应的防灭火措施。煤种呈现不同的自燃倾向性，在不同环境、不同条件下它的自燃倾向性不同。该方法主要是通过在实验室测试煤的氧化性，来评估煤的自然发火期。通常采用化学试剂法和吸氧法测算。化学试剂法用人为因素加速煤的氧化速度，以煤的着火点温度为基础数据推算煤的自然发火期。主要采用的化学试剂有：双氧水，亚硝酸钠，联苯胺等。吸氧法是以某一温度（如25℃）下每1g干煤的吸氧量来划分煤的自然发火期，主要分静态和动态两种[3]。其它测试方法有交叉点温度法

6、、绝热量热法、DTA-DSC技术、篮热法、陈氏与琼斯法、等量流动反应器法和固相组分分析法。但是由于煤自燃机理、物理吸附氧的本质以及煤表面的不均一性等，使得煤的自燃倾向性测试方法各有弊端。2.2数学模型模拟预测法近年来世界各国针对采空区或地面煤堆的自燃条件，分析煤体温度和各种影响因素之间的关系，建立了多种自然发火动态数学模型，模拟煤的自燃过程，预测采空区或煤堆的自然发火危险性[5]。余明高根据煤与氧反应的热平衡方程推导出了煤最短自然发火期预测摸型。文虎等根据多孔介质渗透力学、传质学、热力学及传热学理论，建立松散煤体自燃过程的三

7、维动态数学模型，如下式。张海东等用有限元法解算出高冒区松散煤体自然发火的三维数字模型，可以得到高冒区的渗流速度场、温度场和氧浓度场的分布，由此可以划出最易自然发火的范围。3煤自燃倾向性研究煤由常温发展到自燃是有它的内因和外因的。首先，煤具有自燃的倾向性。据研究，煤的自燃倾向性主要取决于煤在常温下的氧化能力和物理特性。所以在外部条件相同时，有的煤能自燃，有的则不能。但是有同样自燃倾向性的煤层，在不同的生产技术条件下，有的发生自燃，有的则没有发生，这是由于外部条件所致。影响煤自燃倾向性的因素包括煤的炭化程度、煤的水分、煤岩成分、

8、煤的含硫量等。基于以上各种因素，各国学者进行了各种试验研究，创建了不同的判断煤自燃倾向性的方法。但是多数还是以煤的氧化性为基础的方法，原则上可以分为两类：一是以确定煤炭低温时的氧化性为基础的方法，二是以确定煤炭高温时的氧化性为基础的方法。南非的基姆将现代的鉴定方法分为四种：着火温度法、绝热