煤礦自然發(fā)火研究意義

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1、學號：2013101203HEBEIUNITEDUNIVERSITY姓名：李靖專業(yè)：安全科學與工程班級：13級研1班任課教師：張嘉勇副教授淺談煤自燃傾向性國內外研究現(xiàn)狀李靖摘要：我國對于煤自然發(fā)火機理的研究和鑒定工作，已分別用氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等不同氧化劑，研究了煤的氧化熱和著火規(guī)律，先后建立了判別煤的自燃傾向性的著火點法和雙氣路流動色譜吸氧法。雙氣路流動色譜吸氧法是基于煤在低溫常壓下的吸附符合Langmuir方程的吸附規(guī)律，其吸附氧氣的能力的差異與煤化參數(shù)之間存在著一定的對應關系，且亦受多種因素的影響與制約而建立的一種鑒定煤自燃性的一

2、種科學、方便、快速的方法。關鍵字：自然發(fā)火、Langmuir方程0引言我國煤炭資源分布廣泛，儲量豐富，是推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源支柱，國家的可持續(xù)發(fā)展與煤炭工業(yè)有著直接關系。研究煤礦火災的防治與控制技術以及其繼發(fā)災害的防治與控制技術，對煤礦安全未來發(fā)展意思是十分重要的。煤自燃是煤氧化產(chǎn)熱和向環(huán)境散熱的發(fā)展的結果，只要是與煤自燃過程產(chǎn)熱和熱量向環(huán)境散熱相關的因素都可以影響到煤的自然發(fā)火過程。在不同地區(qū)的礦井和煤層中煤的自燃傾向性相差很大。煤礦防滅火等級的劃分的依據(jù)之一就是煤的自燃傾向性，而制定與研究煤礦防滅火技術與措施都是在煤的自燃傾

3、向性鑒定的基礎上進行的。煤的自燃傾向性的研究，提供了早期自然發(fā)火數(shù)據(jù)，可以提前做好防止火災工作，有效預防火災發(fā)生發(fā)展。1煤炭自燃學說自從1686年，英國人普洛特發(fā)表了一篇煤炭自燃的論文。人們經(jīng)過不懈的努力和探索提出了若干學說來解釋煤炭自燃，主要有黃鐵礦作用、細菌作用、地殼運動作用、煤吸收水分作用、酚基作用以及煤氧復合作用等[1]。其中煤氧復合作用學說揭示了煤炭氧化生熱的本質，并得到了驗證，因而被人們廣泛認同。煤氧復合作用學說認為煤自燃根本原因在于煤暴露于空氣中吸附氧氣發(fā)生氧化放熱作用。煤能夠從空氣中吸收氧氣并使它依附在煤體上，這種依附

4、包括煤體表面吸附以及煤與其氧化反應而發(fā)生的化學吸附，從而有熱量產(chǎn)生，當有適當?shù)膬釛l件就開始升溫進而導致煤的自燃。2煤炭自燃的預測技術煤炭自燃預測技術是指在煤層處于低溫氧化階段（即潛伏期），在沒有出現(xiàn)自然發(fā)火征兆之前，僅僅根據(jù)煤的氧化放熱特性和實際開采條件，超前判斷松散煤體自燃的危險程度、自然發(fā)火期及最易自燃區(qū)域的一種技術。目前，預測技術主要有自燃傾向性預測法、綜合評判預測法、統(tǒng)計經(jīng)驗法和數(shù)學模型預測法4種[2]。2.1自燃傾向性預測法自燃傾向性是指煤層開拓前，它的自然發(fā)火的可能程度。自燃傾向性預測法主要是根據(jù)自燃傾向性不同，劃分煤層

5、自然發(fā)火等級，以此區(qū)分煤層的自燃危險程度，從而采取相應的防滅火措施。煤種呈現(xiàn)不同的自燃傾向性，在不同環(huán)境、不同條件下它的自燃傾向性不同。該方法主要是通過在實驗室測試煤的氧化性，來評估煤的自然發(fā)火期。通常采用化學試劑法和吸氧法測算?；瘜W試劑法用人為因素加速煤的氧化速度，以煤的著火點溫度為基礎數(shù)據(jù)推算煤的自然發(fā)火期。主要采用的化學試劑有：雙氧水，亞硝酸鈉，聯(lián)苯胺等。吸氧法是以某一溫度（如25℃）下每1g干煤的吸氧量來劃分煤的自然發(fā)火期，主要分靜態(tài)和動態(tài)兩種[3]。其它測試方法有交叉點溫度法、絕熱量熱法、DTA-DSC技術、籃熱法、陳氏與瓊

6、斯法、等量流動反應器法和固相組分分析法。但是由于煤自燃機理、物理吸附氧的本質以及煤表面的不均一性等，使得煤的自燃傾向性測試方法各有弊端。2.2數(shù)學模型模擬預測法近年來世界各國針對采空區(qū)或地面煤堆的自燃條件，分析煤體溫度和各種影響因素之間的關系，建立了多種自然發(fā)火動態(tài)數(shù)學模型，模擬煤的自燃過程，預測采空區(qū)或煤堆的自然發(fā)火危險性[5]。余明高根據(jù)煤與氧反應的熱平衡方程推導出了煤最短自然發(fā)火期預測摸型。文虎等根據(jù)多孔介質滲透力學、傳質學、熱力學及傳熱學理論，建立松散煤體自燃過程的三維動態(tài)數(shù)學模型，如下式。張海東等用有限元法解算出高冒區(qū)松散煤

7、體自然發(fā)火的三維數(shù)字模型，可以得到高冒區(qū)的滲流速度場、溫度場和氧濃度場的分布，由此可以劃出最易自然發(fā)火的范圍。3煤自燃傾向性研究煤由常溫發(fā)展到自燃是有它的內因和外因的。首先，煤具有自燃的傾向性。據(jù)研究，煤的自燃傾向性主要取決于煤在常溫下的氧化能力和物理特性。所以在外部條件相同時，有的煤能自燃，有的則不能。但是有同樣自燃傾向性的煤層，在不同的生產(chǎn)技術條件下，有的發(fā)生自燃，有的則沒有發(fā)生，這是由于外部條件所致。影響煤自燃傾向性的因素包括煤的炭化程度、煤的水分、煤巖成分、煤的含硫量等。基于以上各種因素，各國學者進行了各種試驗研究，創(chuàng)建了不同

8、的判斷煤自燃傾向性的方法。但是多數(shù)還是以煤的氧化性為基礎的方法，原則上可以分為兩類：一是以確定煤炭低溫時的氧化性為基礎的方法，二是以確定煤炭高溫時的氧化性為基礎的方法。南非的基姆將現(xiàn)代的鑒定方法分為四種：著火溫度法、絕熱