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高濕度條件下新安煤礦3煤層自然發(fā)火規(guī)律研究

2018-10-11 19:45:34 《山東工業(yè)技術(shù)》  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
研究表明:空氣相對(duì)濕度對(duì)煤自燃有著顯著的影響。空氣相對(duì)濕度越高,煤低溫氧化階段反應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng),煤自燃危險(xiǎn)性越大;同時(shí)確定了CO與C2H4作為煤自燃早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的指標(biāo)氣體。

高濕度條件下新安煤礦3煤層自然發(fā)火規(guī)律研究

李付海

(棗莊礦業(yè)集團(tuán)新安煤業(yè)有限公司,山東棗莊277100)

摘要:為了掌握新安煤礦高濕度易自燃煤層自然發(fā)火規(guī)律,防止工作面推進(jìn)過(guò)程中發(fā)生采空區(qū)遺煤自燃,對(duì)新安煤礦3402工作面煤自燃特性基礎(chǔ)參數(shù)及自然發(fā)火指標(biāo)氣體進(jìn)行了研究。研究表明:空氣相對(duì)濕度對(duì)煤自燃有著顯著的影響。空氣相對(duì)濕度越高,煤低溫氧化階段反應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng),煤自燃危險(xiǎn)性越大;同時(shí)確定了CO與C2H4作為煤自燃早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的指標(biāo)氣體。

關(guān)鍵詞:空氣濕度;采空區(qū);自燃“三帶”;氧濃度

DOI:10.16640/j.cnkl.37—1222/t.2018.10.077

1引言

煤礦生產(chǎn)最嚴(yán)重的災(zāi)害之一就是采空區(qū)的遺煤自燃,每年導(dǎo)致的直接損失和間接損失達(dá)百億元。如果對(duì)煤自燃治理不及時(shí),很容易導(dǎo)致煤由低溫氧化階段發(fā)展到自然發(fā)火階段,甚至?xí)l(fā)生瓦斯爆炸事故,從而造成重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

新安煤礦3煤層為主采煤層,大部分工作面都采用綜采放頂煤開采技術(shù),采空區(qū)遺煤量較大,采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重,導(dǎo)致采空區(qū)發(fā)生煤自燃發(fā)火的危險(xiǎn)性較較大。此外,3煤層開采深度距地表較深,煤層溫度長(zhǎng)時(shí)間處于30℃以上的高溫環(huán)境中.礦井空氣相對(duì)濕度較大。礦井空氣濕度對(duì)煤自燃有著顯著的影響件,目前國(guó)內(nèi)外的學(xué)者主要針對(duì)空氣濕度對(duì)煤曰燃放熱量的影響進(jìn)行研究,而對(duì)煤自燃的特性缺乏相關(guān)研究。因此,本文研究高濕度條件下3煤層的自然發(fā)火規(guī)律,不僅可以為煤礦現(xiàn)場(chǎng)采空區(qū)遺煤自燃的治理提供指導(dǎo)理論,對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)的防滅火也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2煤自燃指標(biāo)氣體的研究及分析

采用程序升溫的方法進(jìn)行指標(biāo)氣體檢測(cè)是比較常用的測(cè)試方法。通過(guò)研究高濕度條件下煤自燃指標(biāo)氣體的產(chǎn)生規(guī)律,可以為高濕度礦井煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供指導(dǎo)依據(jù)。試驗(yàn)煤樣取自棗莊礦業(yè)集團(tuán)新安煤礦3402回風(fēng)隅角,由于新安煤礦3402工作面長(zhǎng)期處于35℃的高溫環(huán)境下,空氣相對(duì)濕度達(dá)到90%以上,所取煤樣具有代表性。通過(guò)采集、密封運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,試驗(yàn)前,先剝?nèi)テ浔砻娴难趸瘜樱缓髮?duì)其進(jìn)行破碎,篩分80目粒徑煤樣500g,以50g為一組備用。試驗(yàn)時(shí),將試驗(yàn)煤樣分別通入干空氣(相對(duì)濕度RH為0%)和相對(duì)濕度為30%、60%、100%的空氣,研究不同濕度條件下新安煤礦煤的交叉點(diǎn)溫度、耗氧量和指標(biāo)氕體產(chǎn)生結(jié)果及規(guī)律。

對(duì)新安煤礦3402工作面煤樣測(cè)試,得到不同濕度條件下CO、C2H4產(chǎn)生量與溫度的關(guān)系如圖1,圖2所示。

由圖1,圖2可以得出以下結(jié)論:

(1)新安煤礦煤氧化過(guò)程中,CO氣體濃度隨氧化溫度升高而增大,在高濕度條件下,溫度達(dá)到30℃就能產(chǎn)生CO;在煤低溫氧化階段,空氣相對(duì)濕度越大,CO產(chǎn)生量越大;CO濃度存在突變臨界溫度90℃,溫度超過(guò)90℃后,CO濃度急劇增加。

(2)不同空氣濕度條件下對(duì)C2H4的產(chǎn)生影響較大,在空氣相對(duì)濕度100%條件下,80℃就出現(xiàn)。在煤低溫氧化階段,空氣相對(duì)濕度越大,C2H4產(chǎn)生量越大。

總體來(lái)看,新安煤礦煤樣在低溫氧化過(guò)程產(chǎn)生量較大的指標(biāo)氣體,隨溫度上升濃度的增加速率也比較大;可以用CO、C2H4指標(biāo)氣體的出現(xiàn)對(duì)煤體達(dá)到的氧化溫度進(jìn)行定性判斷。

3結(jié)論

在空氣相對(duì)濕度為100%的條件下,環(huán)境溫度達(dá)到30℃就能產(chǎn)生CO;C2H4在80℃就會(huì)出現(xiàn)。在煤低溫氧化階段,礦井相對(duì)濕度越大,CO產(chǎn)生量越大;CO存在突變臨界溫度90℃,超過(guò)90℃后,CO產(chǎn)生量迅速增大。

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