保德煤矿煤自燃标志性气体的确定研究-论文.pdf

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1、能源技术与管理2014年第39卷第4期EnergyTechnologyandManagementV01．39No．4doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2014．04．008保德煤矿煤自燃标志性气体的确定研究项前(中国神华神东煤炭分公司保德煤矿，山西忻州036600)[摘要]通过对保德煤矿8煤层煤样的标志性气体实验数据的分析，重点研究了气体产物规律及特性、标志性气体分析与优选、煤自燃临界氧气浓度等。结果表明，CO、cH4和C3H6气体出现的临界温度分别在62℃、165oC和220oC左右；

2、CO可以作为预测预报煤自然发火的指标气体；煤炭自然发火的临界氧气浓度为7．0％。[关键词]煤自燃；标志性气体；预测预报[中图分类号]TD753．7[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2014)0402030引言2气体产物规律及特性煤炭自燃特性是其具有的通性之一，但煤在2．1CO气体产生规律自然发火过程中会表现出一定的规律性H，如释保德煤矿8煤层煤样升温氧化过程中，CO放出某些气体组分、温度变化等。研究和掌握这些气体产生及变化规律如图2所示。由图2可知，CO规律不但能把握煤自然发火的进程，而且能够更是

3、煤氧化过程中出现最早的氧化气体产物，并且贯早期地对自然发火进行预测预报]。保德煤矿位穿于整个氧化过程中；在220℃以前，CO气体浓于山西省保德县境内。目前所采8煤层经鉴定为度随着温度的提高迅速上升，并基本符合指数关Ⅱ类自燃煤层，自然发火严重。研究煤炭自燃标志系，拟合关系式为y=0．2e，拟合度为0．9707。性气体以及对标志性气体进行分析和优选，提前当煤温超过220℃以后，这种指数关系不复存判断采空区煤炭自燃情况，对矿井安全回采、提高在，呈现出一种增长更快的关系。此外，由实验可经济效益尤显重要。知，煤样CO产生

4、的临界温度值8煤为62℃。lOo01标志性气体测试装备800一指数(c0实测值，)／一般情况下，煤的自然发火需经历几个阶段，呈6OO即缓慢氧化发展阶段、加速氧化阶段和激烈氧化

5、0400U阶段。不同氧化阶段的温度范围和产生的气体物2oo质种类与浓度是不一样的。通常情况下，可用于预—测预报自然发火进程的气体产物主要包括：CO、o50Il儿Jl5020(1250CO、C一C烷烃、c一c。烯烃及CH等]，气体测煤温／℃试实验装置流程如图1所示。图2GO浓度随温度变化关系2-2烯烃气体(C2H、C3H。)产生规律CH和C

6、。H是煤自燃氧化过程中烯烃的主冒国画鲤．一⋯要组分，其随温度的变化趋势如图3所示。9岬宝L竺要JLULI艇瑷1．控温仪；2．温度记录仪；3．电炉和样品管；4．定量进样器；5．G2800T色谱仪；6．G3800F色谱仪；7．甲烷转化炉；8．时间延迟器；9．色谱数据处理机煤温，图1气体测试实验装置流程图3烯烃浓度随温度变化规律2014年8月Feb．，2014项前保德煤矿煤自燃标志性气体的确定研究21由图3曲线变化规律可看出，产生烯烃气体自然发火的标志气体是可行的，但就其现场应用的临界温度较CO晚，增长速度也较平缓。

7、煤样的来说，还需考虑特定的环境和条件的影响，考虑一C2H产生临界温度在165℃左右，C，H产生的临些其它派生指标。界温度在220℃左右。3．2煤自然发火的CH和C3H。标志气体2．3烷烃气体(CH、CH6、C3H8)产生规律在煤的吸附气体中，没有CH气体组分。随着温度的持续升高，会出现一系列烷烃气cH的临界温度在165℃左右，与CO气体相体，结果如图4所示。比，有一个明显的时间差和温度差，这比单用CO300又准确了一步。当cH出现，说明煤氧化已经进+C2H6入加速氧化阶段。cH产生的临界温度在200—+C1H2

8、40+CH4／220℃之间，这与C2H相比又有一个明显的温度，b2180差。c。H产生以后煤样进入激烈氧化阶段，煤温／／烂迅速超过400℃以上。因此，在矿井检测预报过鲞0珊瑚删瑚姗瑚Z姗oi／／程中，对cH和cH的出现及其浓度的变化应6O密切注意，这对采取防灭火措施具有重要意义。⋯一／／01oo2o0304005o03．3煤自然发火的CH标志气体煤温，℃CH：气体在一般矿井预测预报中都作为煤图4烷烃浓度随温度变化规律自然发火的重要标志气体。保德煤矿8煤层产生由图4可知，烷烃气体(cn、CzH、C，H)也是C2H

9、气体初始浓度为0．47~10，产生的初始温度随煤温的升高而逐渐增大，各气体出现的临界温295cI=，CzH的出现是煤进入燃烧阶段的标志。因度分别是：C，H。大约200℃，C2H大约160℃，甲此，一旦出现cH气体，表明此时煤炭已经进人烷常温下26℃即出现。剧烈燃烧阶段。3标志气体分析与优选4临界氧气浓度3．1煤自然发火的CO标志气体将保德煤矿8煤层煤样分别置于不同氧气目前，我国常用CO