水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究.pdf

1、分類號(hào)：TD75密級(jí)：碩士學(xué)位論文水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究StudyonMicrostructureVariationofSoakedBitumiteonLowTemperatureOxidationProcess申請(qǐng)人姓名申請(qǐng)人姓名:何勇軍何勇軍指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師:鄧軍專業(yè)名稱專業(yè)名稱:安全科學(xué)與工程安全科學(xué)與工程研究方向研究方向:煤火災(zāi)害防治煤火災(zāi)害防治西安科技大學(xué)西安科技大

2、學(xué)二〇一六年六月二〇一六年六月論文題目：水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究專業(yè)：安全科學(xué)與工程碩士生：何勇軍（簽名）指導(dǎo)教師：鄧軍（簽名）摘要西部地區(qū)作為我國(guó)重要的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備地，煤炭資源儲(chǔ)量豐富，但是其中90%左右的煤質(zhì)為變質(zhì)程度較低的煙煤，且所開采煤層的自燃傾向性絕大部分為自燃或者易自燃煤層。在其下層工作面開采過程中，通常采用探水和疏水措施來防治采空區(qū)積水水害，這樣易形成漏風(fēng)供氧通道，使遺煤長(zhǎng)久處于浸水狀況，導(dǎo)致煤體發(fā)生變化

3、，從而加大采空區(qū)浮煤氧化自燃危險(xiǎn)性，容易引起采空區(qū)內(nèi)遺煤的自燃。為了掌握水浸煙煤自燃機(jī)理，本文以西部典型礦區(qū)煙煤煤樣為主要研究對(duì)象，采用實(shí)驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)原始煙煤煤樣與浸水干燥煙煤煤樣在低溫氧化過程中微觀物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)研究，探究水浸煙煤自燃微觀機(jī)理，對(duì)阻化及有效防治技術(shù)的研究具有重要的理論指導(dǎo)意義。借助工業(yè)分析實(shí)驗(yàn)、掃描電鏡實(shí)驗(yàn)及比表面積測(cè)定實(shí)驗(yàn)等，分析了煤樣的比表面積、總孔容和平均孔徑與煤樣自身變質(zhì)程度

4、之間的關(guān)系，研究了原始煤樣和水浸干燥后煤樣的微觀表面物理結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明：水浸干燥后的煙煤其表面的孔隙和裂隙結(jié)構(gòu)增大且數(shù)量明顯增多，總孔容與比表面積相似較原始煙煤煤樣均有減小，平均孔徑增大，孔隙和裂隙連通性更好，有利于對(duì)氧氣的吸附，加大了煙煤的氧化自燃性。通過XRD衍射實(shí)驗(yàn)，研究在三種不同實(shí)驗(yàn)條件下的原始煙煤和浸水干燥煙煤煤分子中的微觀晶體結(jié)構(gòu)特征的變化規(guī)律，得出煤的變質(zhì)程度、不同氧化溫度和煤樣本身粒度對(duì)水浸煙煤芳香微觀晶體結(jié)構(gòu)變化的影響

5、規(guī)律。采用FTIR紅外光譜實(shí)驗(yàn)，對(duì)原始煙煤及水浸干燥煙煤進(jìn)行不同變質(zhì)程度和不同氧化溫度的紅外光譜特征分析研究，結(jié)果表明：煤分子中含量最大官能團(tuán)的是含氧官能團(tuán)，其次是脂肪烴和羥基，含量最小的官能團(tuán)是芳香烴；在低溫氧化過程的前期，水浸煤煤分子中的芳香核結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定，基本不參與復(fù)合反應(yīng)，而脂肪烴和含氧官能團(tuán)的反應(yīng)活性較強(qiáng)，其中的甲基、亞甲基、羧基、醚鍵和芳香醚氧鍵容易與氧發(fā)生復(fù)合反應(yīng)，這些基團(tuán)可能是煤氧復(fù)合發(fā)生自燃的誘導(dǎo)因素，導(dǎo)致煤樣自燃