浅议矿井煤炭自燃标志性气体确定

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1、浅议矿井煤炭自燃标志性气体确定【摘要】井下煤炭自燃发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻者烧毁煤炭资源、重者造成人员伤亡。多年来，由于井下特殊的开采环境，使得人们难以预知井下煤炭什么时间可能自燃发火，难以实行有效的预防和控制火灾的措施，致使火灾事故屡见不鲜，给煤矿的安全生产造成了巨大损失。气体分析法是预测自然发火的最常用手段，煤炭受热分解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系随矿井和煤质的不同而异。因此，利用气体分析法预报自燃发火成功的关键是，在现场采取煤样，通过热解实验寻找适合矿井的指标气体，以便于决策分析。【关键词】煤炭自燃；标志性气体；热分解试验煤炭自燃火灾

2、早期预测预报主要有测温法和气体分析法两种。测温法：就是根据煤炭在氧化自燃过程中产生一定的热量，使周围的煤岩和空气温度升高的性质，通过检测煤岩和环境温度来判断煤炭的自燃程度，进行早期预测预报。气体分析法：就是依据煤炭在氧化自燃过程中，除放出一定热量外，同时还要热解释放出CO、C2H4等碳氢类气体的特点，通过检测分析采、掘空间是否有煤炭自燃而产生的气体产物，进行煤炭自燃的早期预测预报。上述两种方法，气体分析法是目前国内外较为广泛使用的一种方法。但是测温法和气体分析法结合起来，更能够预测出煤炭自热发火的程度。煤炭热解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系随矿井和煤

3、质的不同而异。因此，利用气体分析法预报自燃发火成功的关键是，在现场采取煤样，通过热解实验寻找适合七五矿的指标气体。为了选择合适的指标气体，以便利用气体分析法预报矿井自燃发火，我们在现场按采样规定采取了试验煤样，进行了实验室热解试验研究。1试验系统为了选择符合矿井实际的指标气体，我们设计制造了煤炭氧化热解试验系统，如图1所示。该系统由如下四个主要部分组成：(1)氧化热解试验装置；该装置由煤样罐、加热炉和保温外壳等组成。(2)煤温检测和温度控制装置；煤温由6个热电偶与4.5位毫伏计相配合测定；煤温的控制由埋在煤样中的控温探头和SP-2305气相色谱仪的温度控制器共同完成

4、。取样温度由人按预定要求设定，煤温达到预定温度停留2分钟后取样。(3)气样分析系统；气体分析采用北京分析仪器厂生产的SP-2308气相色谱仪氢火焰检测器。为了使用一台2308气相色谱仪既能分析碳氢类气体，又能分析CO和C02气体,将该气相色谱仪加装了C0转化炉和一个六通阀，改装成双六通阀、双气路、双色谱柱和双氢火焰检测器。在分析CH4、C2IT4、C2H6、C31I8等烷痊类气体时，采用柱长5米、内径3mm.充填GDX-502的不锈钢柱；载气为高纯氮（纯度为99.999%）,助燃气体为压缩空气，燃气为高纯氢（纯度为99.999%）o在分析CO、C02和CH4气体时,

5、采用柱长0.7米、内径3mm、充填TDX-01的不锈钢柱，并加接0.2米的镰触媒转化炉；载气为高纯氮（纯度为99.999%）,助燃气体为压缩空气，燃气为高纯氢（纯度为99.999%）o气样在色谱柱分离后经转化炉流入检测器。两类气体分别进行分析。使用仪器的检测精度：碳氢类为0.OIPPm,CO类气体为IPPm。（4）供风系统供风系统由风机、流量计和管路构成。氧化煤样用的空气由风机供给，通过流量计、管路进入氧化炉底部的环形管,为了使气流均匀，在环形管的两侧和下部钻有2mm直径的小孔。图1试验装置及系统示意图1.风机2•流量计3.观察孔4.集气孔5.控制阀6.保温石棉7.

6、隔板9•温控器10•加热丝11.煤样罐12.测温热电偶13•温度指示2试验煤样煤样采自新暴露的煤层表面，采样后立即放入塑料袋中并加以密封，运至试验室。试验时打开密封袋，大块煤粉碎,试验煤样粒度2〜30mm,装入实验氧化炉内，进行加热试验。本次试验的特点是：(1)试验煤样多。目前国内的同类试验装置使用的煤样：抚顺分院为10g(粒度