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1、消防理論研究煤自然發(fā)火規(guī)律及指標氣體優(yōu)選研究12223占偉,安志剛,任硯東,黃旭,宋雙林(1.三明市消防支隊,福建三明365000;2.鐵法煤業(yè)集團大隆礦,遼寧鐵嶺112700;3.煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院,遼寧沈陽110016)摘要:介紹煤自燃學(xué)說和煤炭自然發(fā)火指標氣體的選取20世紀90年代以后,國內(nèi)外學(xué)者又提出了一系列學(xué)說,原則。為建立煤自然發(fā)火標志氣體指標體系,采集大隆礦區(qū)6如:自由基作用學(xué)說、電化學(xué)作用學(xué)說、氫原子作用學(xué)說、個具有代表性的煤樣,在實驗室中進行煤低溫氧化升溫模擬實基團作用理論等。驗,記錄過程中氣體產(chǎn)物的生成量及檢
2、測到的氣體最低溫度,2指標氣體選取原則并在此基礎(chǔ)上建立大隆礦煤自然發(fā)火標志氣體指標體系,為該煤層開采后,煤與氧接觸氧化放熱,熱量積聚引起溫礦區(qū)預(yù)測預(yù)報煤自然發(fā)火提供參考。度升高,致使煤自然發(fā)火危險程度大大增加,根據(jù)此階段關(guān)鍵詞:煤層;自燃;標志氣體;指標體系煤自燃進程中的溫升、氣體釋放等變化特征,超前判識自中圖分類號:X913.4,TD75文獻標志碼:A燃狀態(tài),對煤自然發(fā)火進行早期識別并預(yù)警,是煤自燃預(yù)文章編號:1009-0029(2010)11-0954-04報方法的依據(jù)。主要有標志氣體分析法和測溫法。測溫法直接明了,但是埋設(shè)溫度傳感器和埋管
3、布線等工作較煤炭工業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),煤炭為困難,布點所能控制的范圍較窄,難以快速、全面、準確工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展直接關(guān)系著全面建設(shè)小康社會目標的地獲得采場與采空區(qū)的溫度變化狀況,而且一次性消耗實現(xiàn)和國家能源安全。資料表明,目前全國約有75%的材料多,增加了噸煤生產(chǎn)成本。氣體分析法根據(jù)煤在氧工業(yè)原料、76%的電能、80%的民用商品能源以及60%化過程中產(chǎn)生的一系列反映煤自然發(fā)火特征氣體的變化的化工原料來源于煤炭。但我國煤礦安全生產(chǎn)形勢非常規(guī)律進行火災(zāi)早期預(yù)報。煤樣升溫實驗和實踐均證明,嚴峻,據(jù)統(tǒng)計,每年由煤自燃形成的火災(zāi)近400起,僅在氣體
4、成分和煤的溫度有密切關(guān)系。分析煤樣在不同溫度我國北方煤田累計燒毀煤炭超過42億噸。火災(zāi)不僅導(dǎo)條件下產(chǎn)生氣體的成分,找出煤溫與氣體成分的對應(yīng)關(guān)致煤炭資源浪費,還會產(chǎn)生大量有毒有害氣體,并可能進系,將易于檢測、有代表性和規(guī)律性的氣體即指標氣體作一步誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸等惡性事故。因此,深入研究煤為預(yù)報煤自然發(fā)火的依據(jù),通過分析井下某點的氣體成炭自燃機理、揭示內(nèi)源火災(zāi)實質(zhì)、提出科學(xué)的防治技術(shù)越分,即可得到風(fēng)流經(jīng)過區(qū)域煤所處的溫度范圍,該方法也來越受到人們的重視。稱間接溫度法,是最適用和有效的方法。1煤自燃學(xué)說煤炭自然發(fā)火指標氣體的優(yōu)選與應(yīng)用一直是各國學(xué)自人
5、類開始探索煤自燃機理以來,眾多學(xué)者先后提者研究和探討的問題。羅海珠、錢國胤在分析大量實驗出多種學(xué)說,主要包括:黃鐵礦導(dǎo)因?qū)W說、細菌導(dǎo)因?qū)W說、數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,集中研究了我國不同煤種的煤在氧化自酚基導(dǎo)因?qū)W說及煤氧復(fù)合綜合作用學(xué)說。其中,煤氧復(fù)燃過程中氣體產(chǎn)物組成和變化規(guī)律,并提出指標氣體與合綜合作用學(xué)說得到了大多數(shù)學(xué)者的認同,并在此基礎(chǔ)煤溫的定量關(guān)系和早期預(yù)報自然發(fā)火指標。然而,煤熱上提出了一系列煤自燃預(yù)測預(yù)報早期識別技術(shù)。解時會產(chǎn)生多種氣體,且各種氣體生成量與煤溫之間的17世紀,Plolt和Berzelius提出:由于煤層中的黃鐵關(guān)系因煤質(zhì)不同而異,各氣
6、體的產(chǎn)生受多種因素的影響,礦和空氣中的水和氧相互作用,放出熱量使煤體升溫,最尤其在實際生產(chǎn)中,指標氣體受到地質(zhì)條件、采礦條件、終導(dǎo)致煤自燃。該學(xué)說無法解釋不含或含極少黃鐵礦煤通風(fēng)條件等因素的影響,同時采集氣樣的地點和時間也層的自燃,具有一定的局限性。1927年,Potter提出細菌會影響對煤自燃發(fā)展程度的判定。因此,在指標氣體的作用學(xué)說,該理論認為,細菌作用使煤體放出一定熱量,選擇與應(yīng)用方面,不存在統(tǒng)一的規(guī)則,必須采取煤礦的實對煤自燃起到?jīng)Q定性作用。也有人認為煤自燃是細菌與際情況和實驗室研究相結(jié)合的方法,提出適合的煤炭自黃鐵礦共同作用的結(jié)果。1940
7、年,特龍諾夫提出煤自熱然發(fā)火早期預(yù)報指標氣體。是由于煤體內(nèi)不飽和酚基化合物強烈吸附空氣中的氧,3煤氧化升溫實驗同時放出一定熱量所致。1951年,波蘭學(xué)者Dubois等研3.1實驗裝置究得出,在不同的溫度范圍,對煤自燃起主要作用的菌類煤氧化升溫實驗裝置主要包括溫度控制單元、色譜不同。20世紀60年代,我國撫順煤炭科學(xué)研究所通過分析單元和數(shù)據(jù)處理單元,示意圖如圖1所示。系統(tǒng)通大量煤樣分析得出,低溫時,煤的吸氧量越大越易自燃。過溫度控制單元對煤樣升溫,并通過對不同溫度下氣體954FireScienceandTechnology,November2010
8、,Vol29,No.11產(chǎn)物的定性與定量分析研究煤的自然發(fā)火過程。這是由于C2H4與C2H6的產(chǎn)生速率不一致
