煤的最短自燃发火期实验及数值分析

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平煤十三矿己15-17煤层自然发火期实验研究

２１００年第１期
中州煤炭
总第１９６期
平煤三矿己１层自然发火期实验研究十５煤肿
韩和平，志磊一王
（．南理工大学安全科学与工程学院，南焦作１河河
２平顶山天安煤业股份有限公司十三矿，南平顶山．河
矿井火灾是煤矿的重大自然灾害之一。矿井火
百万吨发火率为０５次。同时生产过程中经常出现．煤层氧化高温点，煤层自然发火比较严重，全有必完
灾不仅能使矿井遭受巨大的经济损失，时也是导同
过程中及时采取有效防灭火措施，治本煤层自燃提供了理论依据，防确保了矿井的安全生产。关键词：层；煤自燃；自然发火期中图分类号：Ｄ５．Ｔ７２２文献标识码：Ａ文章编号：０３— ５６２１）１— ０３～３１０００（００００００
ＨａｐｎＷａｇＺｉｅｎＨｅｉｇ一，ｎｈｌｉ
（．ｃｏｌｆＳｆｔＳｉｃａｄＥｇｎｅｉＨｎｎＰｌｅｈｉＵｉｒｔ，ｉｏｕ４４０，ｈｎ；１Ｓｈｏｏａｅｃｎｅｎｎｉｅｒｇ，ｅａｏｔｎｎｖｓｙＪａｚｏ５００Ｃｉａｙｅｎｙｃｃｅｉ
２Ｎｏ１ｏｌｎ，ｎｄｎｓａｉｎａｏｌｎｕｔｙＣ．，ｔ．，ｉｇｉｇｈｎ４７０Ｃｉａ．．３ＣａｅＰｉｇｉｇｈｎＴａｎＣａｄｓｒｏＬｄＰｎｄｎｓａ６００，ｈｎ）ＭｉＩ

煤自燃过程的实验及数值模拟研究

煤自燃过程的实验及数值模拟研究
煤层自燃严重影响着煤炭工业发展，给矿井生产带来极大安全隐患。

由于实际条件下的煤自燃过程很难描述清楚，使得煤层自然发火预测预报技术的发展受到严重制约。

本文根据现场实际条件，抓住煤体氧化放热和环境散热这对主要矛盾，根据多孔介质渗流力学和传热传质学理论，建立了煤自燃过程数学模型。

依据模型确定出煤自燃过程数值模拟所需的关键参数为煤的耗氧速度和放热强度及松
散煤体内的氧气扩散系数和渗透系数，通过实验对其进行了研究和测试。

提出了实际条件下煤体放热强度和耗氧速度的计算方法，并通过实验得出了煤体粒度影响函数。

设计建造了国内最大的(装煤量15t)煤自然发火实验台，首次实现了煤自然发火全过程的实验模拟，掌握了煤自燃高温点的发生、发展、变化过程及停止供氧后高温点的降温规律。

根据实验台条件，建立了数学模型，通过数值模拟，解决了煤自然发火实验模拟条件单一的问题。

针对现场应用，提出了实际条件下漏风强度的测算方法及煤自燃危险区域的判定准则，通过煤自燃过程的数值模拟研究，发展了综放面采空区及巷道自然发火预测理论。

采用实验测定的关键参数，结合现场可测参数，并考虑这些参数的实际变化情况，运用理论与实践相结合的方法，通过数值模拟再现了综放面采空区和巷道松散煤体自燃的发生及发展过程，首次解决了实际条件下煤自然发火条件、地点和时间的判定及预测问题。

该理论成果经受了现场多次煤层自燃火灾预测预报和防灭火工作的检验，在该成果的指导下，成功地预防和扑灭了几十次矿井煤层火灾。

煤自燃指标气体及极限参数实验研究

煤自燃指标气体及极限参数实验研究摘要:为了掌握王洼二矿煤自然发火特征,采用西科大XKIII型煤自然发火实验台对1.5t煤进行了煤自燃全过程模拟实验,测试出该矿开采煤样实验发火期为25天,掌握了自燃过程中温度的变化及对应气体的变化规律,测算了开采煤层煤样的最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度等极限参数,为该矿煤自燃灾害的预防提供了依据。

关键词:煤自燃特征参数实验发火期最小浮煤厚度煤自燃发火期是预测井下煤自燃灾害发生的重要指标之一,实验自然发火期即为在实验条件下,使松散煤体从供风开始到冒青烟所经历的时间。

它反映实验条件下的最短自然发火期,其意义在于确定各类煤体相对自然发火性的强弱。

近二十年,世界各主要产煤国先后建立了静态模拟煤层自燃过程的大型自然发火实验台(其中法国的实验台装煤5t、美国的13t、前苏联的4t、英国的1t)。

根据实验结果,从煤自燃的氧化性和放热性两个方面对煤的自燃性进行了考察。

该实验采用我国最大的煤自然发火实验台(西安科技大学XKIII型)进行煤自然发火过程的实验研究,较好地模拟了煤实际条件下的自燃过程及特征参数,其测试的自燃性及自然发火期与实际情况基本相符。

1 实验原理及过程煤自然发火是由于煤与氧接触时发生化学吸附和化学反应放出热量,当放出热量大于散发的热量时,煤温上升而导致发火。

煤低温自然发火实验就是该过程的模拟,即在实验条件下,依靠煤自身氧化放热升温,考察其煤温、氧气消耗量、一氧化碳产生量以及其它气体的变化规律。

1.1 实验原理该实验装置主要采用西安科技大学XKIII型实验发火台,可以模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度,以井下温度(15～30℃)作为实验起始温度,利用煤氧化放热引起自然升温,连续检测实验炉内各点煤样的温度、气体变化情况,以研究煤的低温氧化放热特性,预测煤的自燃倾向性及自然发火期。

1.2 实验条件及过程在实验前从王洼二矿煤矿采集混煤2t,用塑料编织袋包装,运送到实验地点。

姚桥矿煤最短自然发火期实验和数值分析

是该过程的模拟，即在实验条件下，依靠煤自身氧化放热升温，考察其煤温、氧气消耗量、一氧
化碳产生量以及其它气体的变化规律。该装置模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度，以井下温度（５Ｏ）为实验起始温１～３ ℃ 作度，利用煤氧化放热引起自然升温，连续检测实验炉内各点煤样的温度、气体变化情况，以研究煤的低温氧化放热特性，预测煤的白燃倾向性及自然发火期。
安全，高效生产。
１实验原理和装置
煤自然发火是由于煤与氧接触时发生化学吸２实验条件
表１实验条件
Ｔｂ１Ｅｘｅｉｅｔｃｎｉｏｓａ．ｐｒｍｎｏｄｔｎｉ
３实验结果
实验煤样从２ ℃升至１６的最短自然发火期３５℃
为５ｄ中心轴各测点的温度与高度的关系如图１５，。
高，煤温升高较快，随着氧化时间的延长，高温
点向原点移动（向进风测移动）即。
４自燃特性参数的计算
４１耗氧速度．
从实验中看出，姚桥煤在氧化初期，随着供风时间增加，煤氧化升温较慢；供风时间超过４６天后，煤氧化升温开始加快，对应的煤为７～８５Ｏ ℃ （界温度）临：氧化时间超过５２天，升温曲线急剧变陡，对应的煤温为ｌ０１０（裂温度）ｏ～１℃ 干。从图１可以看出煤氧化初期，中心轴中部煤温最

矿井煤自燃发火分析

矿井煤自燃发火分析煤的自燃发展，通常要经过潜伏期、自热期、燃烧期3个时期。

（1）潜伏期。

在低温下空气中的氧分子被煤吸附，通常在煤的表面会形成物理化学吸附热，从而使煤体温度逐渐上升，导致氧分子与煤分子表面活性官能团发生深度氧化，生成小分子气体，并释放大量煤与氧的反应热。

但是煤的温度与环境温度相对不变，导致煤重增加，煤的着火点降低，内部分子结构化学活性增加。

煤的自燃倾向性的强弱和外部条件决定煤炭自燃潜伏期的长短，尤其像褐煤几乎没有准备期。

（2）自热期。

在自热期的时候，煤的氧化速度会逐步加快，煤分子里面不稳定的氧化物就会被分解成水CO2和CO，煤炭中氧气产生的热量会促使煤温不停的升高，一旦超过自热的临界温度时，煤炭温度会急剧加速升高，煤中的氧化进程也会加快，这时会出现干馏，从而将生成芳香族的碳氢化合物，煤炭中氢和大量的一氧化碳等可燃气体会进行一定的化学反应，在矿井巷道及支架上将出现大量水珠。

（3）燃烧期。

煤氧化的产热与煤所在环境的散热是有一定相对平衡的，但是一旦失去这个平衡，即产热量突然高于散热量，就会导致煤与环境温度的相对上升，从而在这方面又加速了煤的氧化速度并在其表面又产生更多的热量，直至煤自燃起来进入燃烧期，这时会生成大量二氧化碳和一氧化碳，在高温高压的状态下，二氧化碳逐步分解，生成更多的一氧化碳，煤矿井下巷道中会发生火灾气体和烟，在靠近火源中心的地方温度可以高达1000℃以上。

如果煤温达不到临界温度或刚刚达到这一高点的温度后，因为外界条件有变化而又温度降低，就有可能会进入风化状态，煤风化后通常不会再产生自燃情况。

一般的，人为干预可以加速或减弱整个过程，如果向煤内加入含碱性的化学物质可实现该过程的加速，如果向煤内加入含氯的相关化合物可拖延或阻止煤的氧化速度。

徐州吉安矿业科技有限公司研发的普瑞特防灭火技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。

煤层自燃研究报告

煤层自燃研究报告1. 研究背景煤层自燃是一种常见但危险的现象，它可以导致煤矿火灾和大气环境污染。

煤层自燃的发生是由于煤中的有机质在适当的条件下氧化反应而产生的热量无法有效散发而引发的。

了解煤层自燃的机理和预测方法对于煤矿安全和环境保护至关重要。

本报告对煤层自燃的机理、预测和应对措施进行了深入研究。

2. 煤层自燃的机理煤层自燃的机理主要涉及煤的组成、氧化反应和热量传导等多个方面。

首先，煤中的有机质是煤层自燃的主要原因，有机质通过氧化反应产生热量。

其次，氧化反应需要一定的温度和氧气供应，煤层中的孔隙结构和温度是影响自燃的关键因素。

最后，煤层自燃的过程中，产生的热量需要通过热量传导释放，煤的热导率和热扩散系数对煤层自燃的发生和发展起着重要作用。

3. 煤层自燃的预测方法为了预测煤层自燃的发生，许多预测方法已被开发和应用。

其中一种常用的方法是通过监测煤矿内部的气体组成和温度来预测煤层自燃的可能性。

这些监测数据可以通过传感器和无线通信技术实时传输到监测中心，以便及时采取措施防止火灾的发生。

另一种常用的方法是使用温度计算模型来模拟煤层内部的温度分布，进而预测煤层自燃的可能区域。

4. 煤层自燃的应对措施针对煤层自燃的风险，采取一系列应对措施是必要的。

首先，加强煤矿的通风系统，保证煤层中的氧气供应充足，并及时排除产生的有害气体。

其次，采用控制措施，如封闭可燃气体的泄漏源、提高矿井的密闭性，防止火焰的蔓延。

另外，开展煤层自燃监测和预警工作，及时发现和处理煤层自燃的迹象，防止火灾事故的发生。

5. 结论煤层自燃是一种常见但危险的现象，了解煤层自燃的机理和预测方法对于煤矿安全和环境保护至关重要。

本报告深入研究了煤层自燃的机理、预测和应对措施。

建议进一步加强对煤层自燃的研究，并加强煤矿的安全措施和环境保护工作，以防止火灾事故的发生，保护矿工的生命安全和环境的可持续发展。

以上是煤层自燃研究报告的概要，对于详细的内容和数据分析，请参阅完整报告。

枣泉矿2 #煤层自然发火特性实验研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡａｇｃｌｏｅｅａｕｅｃａｓｏｔｎｏｓｃｍｂｓｏｅｔｕｉｗａｐｌｄｔａｕｅｔｅｓｏｔｎｏｓｌｒｅｓａｅｌｗｔｍｐｒｔｒｏｌｐｎａｅｕｏｕｔｎｔｓｎｔｉｓａｐｉｏｍｅｓｒｈｐｎｒｈｏｐｎａｏｏｂｕｔｏｅｔｅｐｒｍｎｓａｃｎｓｏｔｎｅｕｓｃｍｓｉｎｆａｕｒｓｏｏｌｓｍｐｌｓｆｏｆｃａａｅｒｍＮｏ．２ｓａｆＺａｑｎＭｉｅｍｏｏｕａｎｅ
其它气体的变化规律，以研究煤的低温氧化放热特性，预测煤的自燃倾向性及自然发火期。
效防治都具有极其重要的意义。煤自燃特性的研究和测试
矿井存在煤层自然发火危险，而特厚煤层开采自然发火更为严重 … 。煤层自燃火灾制约着我国综采放顶煤高产高效技术的发展并严重威胁着井下作业人员的生命财产安全，
开展煤层自然发火特性研究对于自燃火灾的准确预测及有
ｐｒｄ，ｔｅｃｉｃｌｔｍｐｒｔｒ，ｔｅｄｙｃａｋｎｅｅａｕｅｈｎｅａｒｄｃｉｎｒｔｈｘｄｚｔｎｈａｅｅｓｇｅｉｏｈｒｔａｅｅａｕｅｈｒｒｃｉｇｔｍｐｒｔｒ，ｔｅｉｄｘｇｓｐｏｕｔａｅ，ｔｅｏｉｉａｉｅｔｒｌａｉｉｏｏｎｓｅｇｈａｄｔｅｓｏｔｎｏｓｌｔｐｒｍｅｅｓｆｔｅｃａｅｅｄｔｒｎｄ，ｗｉｈｃｕｄｐｏｉｅｔｅｒｆｒｎｅａｅｏｔｎｔｎｈｐｎａｅｕｉａａｔｒｒｍｉｏｈｏｌｗｒｅｅｍｉｅｈｃｏｌｒｖｄｈｅｅｅｃｓｂｓｓｔｐｅｉｔａｄｐｅｅｔｔｅｓｏｔｎｏｓｃｍｂｓｉｎｄｓｓｒｎＺｏｕｎＭｉｅｒｄｃｎｒｖｎｈｐｎａｅｕｏｕｔｉｔｓｉａｑａｎ．ｏａｅ

薛村矿2号煤最短自然发火期的研究

摘要：在前人研究的基础上，对薛村矿２号煤取样进行了升温氧化实验，测定了升温过程中各种
气体的生成量。并根据生成这些气体的键能值计算了氧化升温过程中的放热量，再由ＤＣ实验测定的不Ｓ同温度下煤的比热容，分段计算了达到临界温度需要的时间，进而确定了煤层的最短自然发火期，测定
ＺｉｎａｇｈｕＪａｆｎＱｉｅｉｇＬｉｕｈｎ。ｎＹｕｐｎｎｏｇＪ
（．ｃｏｌｆａｅｙＥｇｅｒｇｏｔｈｎｓｉｔｏｃｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ・ｅｉ０６１１Ｓｈｏｆｔｎｉｅｉ，ＮｒＣｉＩｔｕｅｆｉｃｎｃｎｌｇＢｉｎ１１０；ｏＳｎｎｈａｎｔＳｅｊｇ２Ｓｈｏｏｅｏｒ．ｃｏｌｆｓｕｃＲｅ＆ＳｆｙＥｇｅｒｇＣｉｉｒｉｆｎｎｎｅｈｏｏｙ・ｅｉ００３ａｅｎｉｅｉ，ｈｎＵｎｅｓｙｉｇａｄＴｃｎｌｔｎｎａｖｔｏＭｉｇＢｉ１０８：ｊｇｎ３ＨｅｅＺｎｈｎｒｊｃＣ．ｔ．ｂｉｏｇｅｇＰｏｔｏＬｄ・Ｈａｄｎ０６０）ｅｎａ５２１
维普资讯
第１６卷第３期２００７ Nhomakorabea ３月
中国矿业
ＣＨＩＡＩＮＧＡＧＡＺＩＮＭＮＩＭＮＥ

23-门克庆煤矿3-1煤层最短自然发火期实验研究-2016年第4期

ti
时,
煤样的瓦斯
吸附量, m3 / kg; n 为系数, 由式 (3) 确定:
中 w n
= 0． 993
0． 02 + 0． 00007P
(3)
w 式中, P 为煤层的瓦斯压力, kPa。
w 1． 2 放热速率
的规定来进行, 鉴定结果见表 1。结果显示: 3 -1
煤层自燃倾向性等级属于 I 类, 为容易自燃。
tion． In order to test the shortest natural spontaneous combustion scientific, it taking 3-1 coal seam of Menkeqing coal seam as studying
a object, and isolated heat oxidation reaction device was utilized, the production of all kinds gases were test during temperature rise pe期 c riod, and the intersection temperature of 3-1 coal seam was confirmed, and the heat release during oxidation temperature rise period a was calculated by chemical bond energy value of CO and CO2 that generated, and the specific heat capacity of coal in different temper炭 in ature was test on the basis of DSC, and then the lasting time that reached intersection point temperature was calculated partition． The

利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期

利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期摘要：本文用固相能量守恒定律，通过改变煤的各种参数，探讨确定煤的最短发火期与判定此煤矿的可烧性产品的质量。

首先，对不同参数的煤炭，通过客观的热力学实验，结合热力学的原理，得出在特定条件下，不同煤炭的最短发火期的数值范围；然后，在此基础上，结合固相能量守恒定律，通过数值模拟，推出煤炭的发火期判定方法，实现对煤炭最短发火期的准确预测。

最后，本文结合实际煤炭抽样资料，验证了本文的方法的准确度，为煤炭的可烧性和质量评估提供了重要的理论支撑。

关键词：煤炭，发火期，固相能量守恒定律，模拟，可烧性正文：随着全球可再生能源发电量的增加，煤炭作为传统的非再生能源发电，在能源结构中显示出越来越重要的作用，因此，确定煤矿可烧性产品的质量是一项重要的课题。

具体来说，热力学原理中的固相能量守恒定律可以帮助我们以客观和准确的方式确定煤的发火期，而发火期的长短又直接影响煤炭的可烧性和质量，因此，本文试图从热力学原理出发，运用固相能量守恒定律来确定煤炭的最短发火期，并为煤炭的可烧性和质量评估提供重要的理论依据。

首先，本文探索了煤炭发火期与煤矿化学成分和物理形态的关系，包括挥发分、灰分、湿分、压缩性能等，并通过实验定义了在一定条件下，不同煤炭的发火期范围。

然后，根据热力学原理，本文建立了一个基于热力学的模型，通过计算和模拟，利用固相能量守恒定律，确定煤矿发火期的计算方法，从而实现对煤炭最短发火期的准确预测。

最后，本文以某煤矿样品为实际煤炭应用验证，结果表明，基于固相能量守恒定律的发火期判定方法，可以用于准确预测煤的发火期，为煤炭的可烧性和质量评估提供重要的理论支撑。

为了判定煤的发火期，本文还探讨了煤炭的加热速度和临界温度的影响，并讨论了在不同加热速度下，煤炭的最短发火期会有所变化。

首先，本文给出了加热速度的取值范围，并实验地求解了不同加热速度下，煤炭的最短发火期；然后，根据热力学原理，本文从热力学物性参数，如物性参数和热导率等方面，探讨了临界温度和发火期之间的关系，并通过实验测量以及模拟计算得出了此煤的临界温度的数值范围，从而判断煤的可烧性产品的质量。

基于温度煤自燃七阶段精细划分

基于温度煤自燃七阶段精细划分说到煤自燃，大家都知道，煤炭这种东西虽然是个“老实人”，可要是对待它不当，它可就会搞点“小动作”，甚至在不知不觉中自己点着火了。

特别是那种高温天气，煤的脾气容易变得暴躁，稍微不留神，它就可能自己“冒烟”，或者直接自燃。

可你知道吗，煤自燃其实有七个阶段，就像是煤的“成长过程”，每个阶段都不容小觑。

咱们今天就来聊聊这七个阶段，说得大家通俗易懂，别看它听起来复杂，其实就像是一个煤炭的小“人生”，每一步都在变，既有起伏也有转折。

想象一下，煤块像个调皮的孩子，藏着点小秘密，等着你去一一揭开。

先说第一阶段，这个阶段就像煤的“热身期”。

煤开始接受外界热量的影响，温度慢慢升高，但它还是挺“老实”的，虽然变热了，却没有什么明显的反应。

说白了，就是外界温度有点高，煤也懒得搭理。

你会看到煤块表面有点热，但它还没有真正“爆发”的迹象。

这个阶段呢，煤的温度大概就在40到60摄氏度之间，就像人感觉到夏天有点热，出点汗，但是还是没到汗流浃背的地步。

你完全不觉得有危险，可其实它已经在悄悄积攒力量了。

第二阶段呢，就是温度稍微升高后，煤开始进入“隐性自燃”的状态。

这时煤块的温度大概在60到100摄氏度之间，就像是人开始感受到自己有点发烫，想找个地方透透气。

煤的表面逐渐变得潮湿，开始释放一些气体，但看不见摸不着。

你可以想象它就像是“闷热”中带着一点“火气”，稍微不注意，它可能就会“爆发”出来。

这个阶段的煤，不算危险，但它已经开始有点脾气了，释放出来的气体是自燃的“先兆”。

如果外界的温度进一步上升，它就可能开始“更猛烈”地表现自己。

到了第三阶段，这时煤的温度已经突破100摄氏度，进入了“主动发热”的阶段。

说白了，它已经开始有了点火花，温度持续上升，表面会开始冒烟。

这就好比你在夏天待久了，出了一身汗，觉得全身燥热，不由自主地想拿水泼一下降温。

煤的这个阶段，表面开始慢慢渗出水分，变得湿滑，散发出来的气体开始越来越多，温度大约在100到150摄氏度之间。

126-利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期

本次实验煤样的主要特点是 : (1)实验煤样多。本次实验使用的煤样为 90g 左右 (平均 ρs为 1.4g/cm3 , 平均 Cs为 39.77mJ/ kg)。 (2)原煤样是在塑料袋密封下保存 , 经过人工粉碎、过筛 , 立即放入煤样罐 , 基本上是属于原煤样 , 与采空区遗煤在物化性质方面比较接近 , 因此 , 模拟实验结果与实际情况比较符合。
近 , 因此沿 z方向也没有温度梯度 , 煤与进出气流
间没有对流换热 , 因此 , 气相能量守恒定律式可不
考虑 ;可近似认为气样中氧浓度不变化 , 因此 , 氧
气守恒等式在模拟过程中可不考虑 ;实验煤样经过
干燥处理 , 水蒸气质量较少 , 故湿气守恒等式在模
拟过程中可不考虑。
根据以上对模型公式的处理 , 煤的实验最短发
[ 摘要 ] 利用固相能量守恒定律判定煤炭最短发火期技术 , 建立简便实效的数学模型 , 并与使用 TGA/SDTA851e同步热分析仪所得的数据进行拟合 , 对煤的实验最短发火期进行测算 , 大幅提高最短发火期预测的效率和精度 , 对我国研究煤自燃预测预报和煤炭自燃预防具有重要的参考价值。
煤层自燃参数测定实验设备主要有 ZRJ-1型煤自燃性测定仪、 GC4085 型矿井气体多点参数色谱自动分析仪、 2001型煤自燃特性测试仪、 TGA/ SDTA851e同步热分析仪及 WS-G401型自动工业分析仪等。 2.3 煤样条件与制备
实验所取煤样为 13 煤 , 分别取自潘北煤矿 1121 (3)工作面上、中、下部。
(1)虽然近年来对 13 -1 煤层自燃原因进行了研究 , 但其真正的自燃机理仍不甚清楚 , 对火灾防治措施具有一定盲目性 , 防灭火效果不太理想。

煤最短自然发火期快速预测方法

由图2可得拟合相关系数为0. 975,拟合曲线表达式为
+ # 10oin（146'i]
⑷
2.2 煤绝热氧化时间和特征尺寸之间的关系根据F-K热自燃理论，煤最短自然发火期受堆
积状态、特征尺寸及散热环境影响。在相同的散热环境和堆积状态下，通过实验得到不同特征尺寸煤样的绝热氧化时间，见表2。
表2不同特征尺寸煤样的绝热氧化时间 Table2 Adiabaticoxidationtimeofcoalsampleswith
第45卷第5期 2019年5月
工矿自动化
Industryand MineAutomation
文章编号:1671-251X(2019)05-0031-04
DOI：10. 13272/j. issn. 1671-251x. 17410
煤最短自然发火期快速预测方法
Vol. 45 No. 5 May 2019
康文杰12 ,周亮宇12 ,王德明12 ,李金帅1
(1.中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116& 2.中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室，江苏徐州
摘要：针对现有煤最短自然发火期预测方法存在操作复杂、耗时费力等问题，提出了一种煤最短自然发
火期快速预测方法。通过煤自燃特性的氧化动力学测试获得煤氧化过程中不同阶段的特征参数，利用线性
China; 2. Key Laboratory of Gas and Fire Control for Coal Mines, Ministry of Education, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China)
目前很多学者针对煤最短自然发火期预测进行了广泛研究。文献［9-10：利用神经网络模型对煤最短自然发火期进行预测。文献［1112：运用灰色系统理论，建立了煤最短自然发火期的灰色预测模型。文献［13］通过测定煤层煤样在不同温度段的吸氧速度、失水量、解吸瓦斯含量，分段计算了达到临界温度所需时间，从而确定煤层最短自然发火期。但以上预测方法存在操作复杂、耗时费力等问题。本文通过煤自燃特性的氧化动力学测试［14］获得煤氧化过程中不同阶段的特征参数，通过线性拟合建立煤最短自然发火期预测模型，可快速、准确预测煤最短

门克庆煤矿3-1煤层最短自然发火期实验研究

门克庆煤矿3-1煤层最短自然发火期实验研究孙喜贵;徐长富;姚海飞;张群;吴海军【摘要】最短自然发火期是衡量煤自然发火危险性的重要指标之一。

为了科学地测试煤层最短自然发火期,以门克庆3-1煤层为研究对象,利用煤的绝热氧化反应装置,测试了煤样升温过程中各种气体的生成量,确定了3-1煤的交叉点温度,并根据生成的CO与CO2键能值计算氧化升温过程中的放热量,再根据差示扫描量热实验测定了不同温度时煤的比热容,进而分段计算达到交叉点温度所需要的时间。

结果表明：门克庆煤矿3-1煤自燃倾向性等级属于I类,最短自然发火期43d,为煤矿制定有效防灭火措施提供了依据。

%The shortest natural spontaneous combustion was an important indicator of natural spontaneous combustion risk evalua-tion. In order to test the shortest natural spontaneous combustion scientific, it taking 3-1 coal seam of Menkeqing coal seam as studying object, and isolated heat oxidation reaction device was utilized, the production of all kinds gases were test during temperature rise pe-riod, and the intersection temperature of 3-1 coal seam was confirmed, and the heat release during oxidation temperature rise period was calculated by chemical bond energy value of CO and CO2 that generated, and the specific heat capacity of coal in different temper-ature was test on the basis of DSC, and then the lasting time that reached intersection point temperature was calculated partition. The results showed that the natural spontaneous combustion tendency was belong I classification, the shortest natural spontaneous combus-tion period was 43d, it references for valid fire precaution formulated of coal mine.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2016(021)004【总页数】4页(P130-133)【关键词】最短自然发火期;绝热实验;交叉点温度【作者】孙喜贵;徐长富;姚海飞;张群;吴海军【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013; 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD75煤自然发火期是其自燃危险性在时间上的度量，定义为煤体暴露于空气中到发生自然发火整个过程所需要的时间［1］。

姜家湾煤矿11号煤层最短自然发火期实验研究

姜家湾煤矿11号煤层最短自然发火期实验研究
崔佳楠
【期刊名称】《山东煤炭科技》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】以姜家湾煤矿11号煤层为研究对象,采用煤工业性分析、煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定、差示扫描量热与气体示踪等实验手段,测定了该煤层工业性成分、煤自然发火倾向等级、不同温度煤的比热以及煤自燃指标气体,以此综合确定该煤层最短自然发火期。

研究结果表明:煤的水分含量为0.90%,灰分含量为6.58%,挥发分含量为29.02%;煤层自燃倾向性等级属于Ⅰ类,自燃倾向性为易自燃。

煤升温加热氧化的临界温度为162℃,且以CO为煤自燃评判的敏感气体。

基于该煤层煤自燃特性,结合煤自燃发火数学模型,计算出该煤层最短自然发火期为48 d。

该数据可为11号煤层开采速率以及采空区自燃发火防控提供技术参数支撑。

【总页数】5页(P78-82)
【作者】崔佳楠
【作者单位】晋能控股集团地煤大同有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD752.2
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基于灰色理论的煤最短自然发火期的数值方法预测

基于灰色理论的煤最短自然发火期的数值方法预测硕研09-19 姚玉静36煤的最短自然发火期（煤从常温自然上升到某个特征温度时的最短时间）是评价煤层自燃性的一个重要指标。

煤的最短自然发火期除与煤自身的氧化自燃性有关外，还与煤层地质条件、开采条件和通风条件等多种因素有关，因而长期以来，难于准确确定。

目前，煤矿仅以实际巷道或工作面的自然发火情况，进行自然发火期（从发火地点煤暴露之日到自然发火时为止的时间）统计，以月为单位，粗略确定煤层最短自然发火期。

该方法不能满足高产高效矿井煤层自燃火灾预测及治理的需要。

因此，分析煤层最短自然发火期的主要影响因素，研究煤的最短自然发火期的确定方法，对煤层自燃危险性预测及防治技术的实施具有重要的意义。

1 煤自燃性宏观表征指标根据煤的自燃机理，煤自燃的起因是由于在常温下自发产生热量，若放出的热量大于煤体所处环境能够散出的热量，则造成热量积聚而使煤体逐渐升温，最终导致自燃发生。

因此，煤的自燃过程是一个缓慢地自动放热升温最后引起燃烧的过程。

该过程的关键是两点：一是热量的自发产生，二是热量的逐渐积聚。

煤在常温下自发产生热量的因素很多，但最普遍、最一般的是煤氧复合放热的热量。

煤体的散热主要是瓦斯解吸热、水分挥发的汽化潜热、风流焓变、对流散热和热传导散热等。

在煤自然发火实验条件下，供风及散热条件已基本确定不变，因此，煤实验最短自然发火期主要由煤自身的氧化放热性和散热性（即煤自身的特性）确定。

宏观可测定的、表征煤自身氧化放热性的常用指标主要有煤挥发分（V daf）、灰分）和含氧量等。

表征煤自身蓄散热性的指标为导温系数，它表示煤（A d）、硫分（S t，d体自身具有的温度变化（加热或冷却）能力，与煤的挥发分和灰分等因素有关。

为此，根据不同煤层自然发火期实验测试结果和宏观可测定的、表征煤自身氧化放热性的常用指标，运用灰色系统理论，建立煤最短自然发火期灰色预测模型。

2不同煤层实验最短自然发火期根据大型煤自然发火模拟实验，在平均粒度4~10 mm、起始温度20℃、供风速度0.05~0.08 cm/s的标准条件下，各煤样最短自然发火期见表1。

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厚的石棉保温，防止煤体内产生热量的损失。温度采集系统由温度传感器、记录仪和上位机等组成。气样分析系统包括采样袋和色谱分析仪等。
１．２实验过程
把来自某煤矿４—２工作面的新鲜煤样，制成标准煤样。其中取少量煤样做工业分析，其余的都尽快装
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收稿日期：２０１４ — ０７ — ０７作者简介：董旭（１９７８一），男，河北辛集市人，２００２年７月１日毕业于内蒙古科技大学自动化系，工程师，内蒙古煤矿安全培训中心讲师。
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进速度，提高了矿井的安全性和综合效益。
参考文献：
［１］贾宗谦，等．自家庄矿２３５２Ｏ工作面煤层注水防尘效果分析［Ｊ］．山西煤炭，２０１２，３２（１１）：５９— ６０．［２］宋志荣，等．南阳煤矿３２０９综采面煤层长孔注水的试验
实验装置包括供气系统，ＰＬＣ控制的隔离保温层、气样解析和温度测量等三部分。隔离保温系统：在炉体的内壁上用石棉布绝热，在外壁上加入ＰＬＣ控制的可控循环水，来控制其环境温度，然后在其外侧再加附２ｃｍ
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全尘降尘效率平均为３９．５％，呼吸性粉尘的效率平均为４２．３％。改善了工作面作业环境，加快了工作面推
中图分类号：Ｔ【ｙ７５＋２
文献标志码：Ｂ
文章编号：１００８—０１５５（２０１４）１０— ０１９７— ０１
我国煤炭资源丰富，但从北向南，煤矿煤炭自燃火灾事故十分严重，全国具有自燃发火危险的煤矿所占比例大、覆盖面广。除少数无烟煤矿区外，绝大多数矿井开采褐煤、长烟煤、肥焦煤，而这些煤种又是极易发生自燃的煤种，据统计煤炭自燃约占井下火灾的７０％，自燃发火严重的矿区达８０％一９ｏ％。般描述开采煤层最短自燃发火期的测定方法有以下三种：（１）统计法：是指煤矿的开采面中，暴露于空气中的新鲜煤样，在一定的环境条件下，温度达到自燃着火点所需的最短时间，称为统计法的自燃发火期。一般褐煤为０．５～２个月，长焰煤为ｌ一３个月，焦煤为６～１２个月，无烟煤不易自燃。此种方法没有科学性，它只是个范围值，不够精确，给煤矿的生产带来了很多的不便。（２）理论计算法：取少量的煤，通过差热分析仪或同步热分析仪得出热量与温度的函数关系，建立差微分方程，求解出的发火期为理论计算法自燃发火期。此种方法得出的最短自燃发火期再现性差、误差大、操作复杂、应用范围有限。（３）实验法：取不少于１．２ｔ的新鲜煤样，去矸。密封送往实验室，制样并装炉。其中煤样粒度为０．５— ３．５ｍｉｌｌ，供风风速为０．０００５～０．００１ｍ／ｓ，装煤高度不小于１．２ｍ，炉体的半径不小于０．６ｍ，此种方法是通过实验手段得出的，具有一定的科学性，操作相对而言简单、再现性好、应用范围广。本次实验采用实验法，煤样来自某煤矿４— ２工作面的新鲜煤样，破碎粒度１．０～３．０ｍｍ，供风风速为０．００１ｍ／ｓ，装煤高度为１．２ｍ，炉体的为Ｏ．６ｍ。
２实验结果及分析
根据实验数据绘制的各传感器温度的变化曲线如
下所示：
图一
温度随时闻的变化曲线
０２的浓度随温度的变化曲线
２５
２０
ｓ
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５
１煤炭自燃特性研究
１．１实验装置
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入炉内。密封，通入所需的气量开始实验，启动隔离保温系统、温度采集系统，观察并记录各点温度的变化情况，同时测试在不同温度下，０：、ＣＯ、ＣＯ：、ＣＨ。、ＣＨ：、ｃ：Ｈ４、ｃＨ６、ｃＨ。等气体的产生规律，分析其自燃特性。
董旭。田海英柴磊邸慧娟（１．内蒙古煤矿安全培训中心，内蒙古包头０１４０３０；
２．内蒙古安元安全科技有限责任公司，内蒙古包头０１４０３０）
摘要：我国开采的煤层中，约９０％有自燃发火倾向，自燃发火期最短的只：￣２０ｄ。由于煤炭自燃，我国每年造成了巨大的煤炭资源损失，甚至引发瓦斯爆炸，造成人身伤亡，严重影响矿井的安全生产。关键词：最短自燃发火期；煤炭自燃特性；实验