兖州天池矿采空区防火阻化剂优选

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1、水封、均压及大流量注氮等相结合的防灭火技术成功的治理了宁夏白芨沟矿采空区发生的我国建国以来最大的井下煤炭自燃发火事故，安全启封了该特大火区。煤层自然发火煤有自燃倾向遗留有大量浮煤连续供氧热量的不断积累煤本身的特性人为控制影响图1.1煤层自燃火灾发生条件图Fig.1.1Theconditionsofcoalspontaneouscombustionfireschematic因此，为了更好的防治煤层自燃，保证矿井的安全开采，必须掌握现有的防灭火技术和其最新研究进展。而且在防治煤层自燃的过程中，没有一种材料是万能的，通常都是几种防灭火技术和材料结合起来相互作用的结果，所以在

2、现实开采使用时，必须分析煤炭自燃的发生发展状况、煤层的位置，根据矿井的实际情况，选择合适的技术和手段，这样才能有效的防治煤层的自然发火。1.2煤自燃机理的国内外研究历史与现状煤自然发火的机理理论研究是一个古老而又新兴的研究课题。17世纪，英国的Plolt和Berzelius提出了黄铁矿导因说，认为煤中的FeS2与空气中的水分和氧气发生化学反应放出热量，从而导致了煤的自燃。1927年英国学者Potter，M.C等人提出了细菌导因说[18]，认为细菌作用在煤上，是煤开始发酵并放出热量，从而导致了煤的自燃。1940年，前苏联学者B.B.TpoИoB认为煤体内不饱和酚基化合物

3、强烈吸-3-附空气中的氧气，并且产生一定的热量，才导致了煤的自热。另外，国内外一些学者还提出了煤氧复合理论[19]，主要是以煤的吸氧量的多少为依据的。20世纪90年代以来，国内外学者提出了一些更具体的学说，如自由基反应学说[20]、电化学作用学说[21]、氢原作用学说[22]、基团作用学说[23]、逐步自活化反应学说[24]等。1)利用热分析技术研究煤的自燃机理舒新前等[25]用热重分析方法研究了神府烟煤和无烟煤氧化自燃的动力学过程，认为煤炭低温氧化遵从阿仑尼乌斯定律；路继根[26]用等温DTA技术结合TGA技术研究了煤的氧化机理，发现所有的煤从室温直至着火点附近所发

4、生的对自热有影响的化学反应都一样；彭本信[27]对我国气煤、肥煤、焦煤及无烟煤等八个煤种70个煤样进行TGA、DTA、DSC及热分析红外光谱试验，查清了变质程度低的煤易自燃主要是由于在低温阶段其氧化放热量大于变质程度深的煤。另外，Garcia.P[28]也利用热分析技术对煤的自燃进行了研究。2)从煤的活化能着手研究煤自燃机理TeVrucht[29]用FTIR检测脂类C-H吸收峰强度变化求取煤氧反应活化能和速度常数。Patil[30]用XPS考察了煤表面O/C原子比的变化，据此求出在295—398K时表观活化能为11.45Kal/mol。Martin[31]用SIMS研

5、究了23℃、70℃和90℃时煤表面氧浓度的变化，计算结果说明70℃前后活化能差别很大，在氧化反应的第一周内，温度小于70℃，具有以吸附扩散过程为主的低活化能特征。刘剑等[32]通过对煤活化能的理论研究，推算出了活化能的计算公式。陆伟等[33]提出了煤自燃逐步自活化反应理论，认为煤自燃是一种依靠自身物理吸附热，更主要是氧化产热不断使煤体内需要不同活化能的结构活化并与氧气发生反应不断放出热量，使体系热量加速增加，达到煤着火点而发生着火燃烧的现象和过程。并指出了我国现行的煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法的不足之处，同时给出了煤自燃倾向性鉴定标准的基本原则。在煤自燃动力学基础上得到

6、了煤绝热氧化方程，并设计了相应绝热氧化实验装置。通过理论和实验研究，提出了能够反应煤自燃关键阶段，即低温氧化阶段动力学参数活化能E作为煤自燃倾向性鉴定指标。并测试了3个典型煤样的低温氧化活化能E。最后，通过现场煤自燃发火期与煤物理吸附氧量和低温氧化活化能E的对比，并确定了基于煤低温氧化过程的动力学参数指标，即45～75℃温度段的平均活化能作为-4-煤自燃倾向性鉴定指标。利用该测试方法和鉴定指标能够较好反映煤在低温氧化阶段的煤自燃倾向性。1.2煤自燃阶段的划分煤自燃一般经过三个时期：潜伏期、自热期和燃烧期，如图1-2所示。1）潜伏期。在这个阶段煤吸附空气中的氧气后会形成

7、一种不稳定的含氧游离基，使煤体的重量略为增加。2）自热期。在这一阶段煤中不稳定的氧化物会分解成水、CO和CO2，氧化速度不断加快，并且产生大量的热量，导致煤温升高。当温度超过临界温度值（Tc）时，氧化进程会持续加快，就会出现煤的干馏，并且生成芳香族图1.2煤的自然自燃过程Fig.1.2Theprocessofcoalspontaneouscombustion的碳氢化合物、氢及CO等可燃气体。3）燃烧期。这段期间煤体温度会持续上升，当达到临界着火温度（Tb）时，它的氧化过程会急剧加速，从而引起煤的自燃。煤的着火温度因煤种不同而不同，例如无烟煤的着火温度