浸水風(fēng)干煤體低溫氧化特性研究.pdf

1、以神東為代表的西部礦區(qū)煤層具有易自燃、埋藏淺、煤層間距離近、頂板基巖薄等特點(diǎn)；許多礦井的上煤層已經(jīng)或即將采完，已開(kāi)始回采下煤層。由于地表水及地下水沿采動(dòng)裂隙滲漏至上煤層采空區(qū)，使得采空區(qū)遺煤長(zhǎng)期處于被水浸泡的狀態(tài)；長(zhǎng)期浸水溶脹的煤體脫水風(fēng)干后物理及化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生很大改變，其低溫氧化特性較原煤差異較大。目前還未系統(tǒng)開(kāi)展浸水煤體脫水風(fēng)干條件下煤低溫氧化特性的研究，制約了人們對(duì)該條件下煤自燃預(yù)警氣體指標(biāo)和自然發(fā)火期的認(rèn)識(shí)。因此，開(kāi)展浸水風(fēng)干煤

2、體低溫氧化特性研究對(duì)淺埋藏近距離煤層群開(kāi)采煤自燃防治具有十分重要的科學(xué)意義。
　　本論文選取不同煤種、不同粒徑及不同浸水時(shí)間的浸水風(fēng)干煤體作為研究對(duì)象。利用電子掃描顯微鏡（SEM）研究了浸水風(fēng)干煤體的表面孔隙結(jié)構(gòu)特征，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干后，煤體比原煤具有更發(fā)達(dá)的表面孔隙結(jié)構(gòu)。利用電子自旋共振波譜儀（ESR）研究了浸水風(fēng)干煤體低溫氧化過(guò)程中的自由基變化特性，結(jié)果表明：煤體浸水時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)干后自由基濃度越大；隨著溫度升高，浸水風(fēng)干煤體

3、的自由基濃度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。相同浸水時(shí)間的煤體，粒徑越大，風(fēng)干后自由基濃度及g因子值越大。隨著煤的變質(zhì)程度升高，煤體浸水風(fēng)干后自由基濃度增大，g因子值減小。
　　利用煤自燃特性測(cè)試系統(tǒng)研究了浸水風(fēng)干煤體在低溫氧化過(guò)程中的氣體產(chǎn)物變化規(guī)律，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的CO產(chǎn)生量大于原煤，耗氧速率大于原煤，交叉點(diǎn)溫度低于原煤；在一定的浸水時(shí)間范圍內(nèi)，煤體浸水時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)干后CO產(chǎn)生量越大，耗氧速率越大，交叉點(diǎn)溫度越低；在一定的粒徑范圍內(nèi)，粒徑

4、越大，風(fēng)干后煤體的CO產(chǎn)生量較原煤增加程度更大，交叉點(diǎn)溫度較原煤降低程度更大。
　　利用基于程序升溫的煤自燃臨界溫度測(cè)試方法研究了浸水風(fēng)干煤體加速升溫階段的表觀活化能變化規(guī)律，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的表觀活化能小于原煤；煤體浸水時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)干后的表觀活化能越?。涣皆酱?，風(fēng)干后煤體的表觀活化能較原煤減小程度更大。利用煤自燃傾向性的氧化動(dòng)力學(xué)測(cè)試方法研究了浸水風(fēng)干煤體的自燃傾向性，結(jié)果表明：浸水風(fēng)干煤體的自燃傾向性高于原煤；煤體浸水