13-贫氧条件下煤自燃特性实验研究-2016年第6期

贫氧条件下煤自燃特性实验研究

张

群

1，2，3

，李玉福4，姚海飞1，2，3，徐长富1，2，3，郑忠亚1，2，3，王海燕1，

2，3

（1.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院，北京100013； 2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室（煤炭科学研究总院），北京100013； 3.北京市煤矿安全工程技术研究中心，北京100013； 4.神华神东煤炭集团上湾煤矿，内蒙古鄂尔多斯017209）

［摘要］针对煤矿井下采空区等高自燃危险性区域内氧浓度通常较低的情况，选取上湾矿12

号煤层煤样作为试验样品，分别开展了供氧浓度5%，8%，11%，14%，17%和21%条件下的程序升温实验，分析了CO ，CO 2和C 2H 4的生成规律，测算了不同供氧浓度条件下的自燃临界温度，探讨了自燃临界氧浓度。结果表明：随着供氧浓度的降低，相同煤温条件下氧化产物的生成量减小，C 2H 4首次出现的温度延迟；根据C 2H 4首次出现温度和自燃临界温度的变化规律判断上湾矿12号煤层的临界氧浓度为8%。研究结果对采空区自燃“三带”观测时氧浓度下限判定指标的选取和井下贫氧环境中煤自燃火灾的预测预报研究具有一定的指导意义。

［关键词］

贫氧；煤自燃；程序升温；临界温度；临界氧浓度

［中图分类号］TD75

［文献标识码］A

［文章编号］1006-6225（2016）06-0096-05Self-igniting Experimental Studying of Coal under Oxygen-lean Condition

ZHANG Qun 1，2，3，LI Yu-fu 4，YAO Hai-fei 1，2，3，XU Chang-fu 1，2，3，ZHENG Zhong-ya 1，2，3，WANG Hai-yan 1，

2，3

（1.Mine Safety Technology Branch of China Coal Ｒesearch Institute ，Beijing 100013，China ；

2.State Key Laboratory of Coal Ｒesource High Effective Mining ＆Clean Utilization （China Coal Ｒesearch Institute ），Beijing 100013，China ；

3.Beijing Coal Mine Safety Engineering Technology Ｒesearch Center ，Beijing 100013，China ；

4.Shangwan Coal Mine ，Shenhua Shendong Coal Group ，Erdos 017209，China ）

Abstract ：Oxygen concentration is low in some high self-igniting dangerous area like goaf area of coal mine ，it taking coal sample of No.12coal seam of Shangwan coal mine ，temperature programming experiment was done under different oxygen concentration ，such as 5%，8%，11%，14%，17%and 21%，the formation rule of CO ，CO 2and C 2H 4was analyzed ，self-igniting critical temperature un-der different oxygen concentration was calculated ，then self-igniting oxygen critical temperature was discussed.The results showed that oxidation products production decreased at the same coal temperature with oxygen concentration decreased ，C 2H 4appeared temperature delay for the first time ，the critical oxygen concentration was 8%for No.12coal seam of Shangwan coal mine according the change law of the first temperature and self-igniting critical temperature of C 2H 4.The studying results could referenced for the oxygen concentration lower limit index selected of goaf self igniting ‘three zones ’observation andcoal self igniting fire forecast under oxygen-lean in mine.Key words ：oxygen-lean ；coal self-igniting ；temperature programming ；critical temperature ；critical oxygen concentration

［收稿日期］2016－03－28

［DOI ］10.13532/11－3677/td.2016.06.027［基金项目］国家国际科技合作专项项目（2015DFＲ70900）；中国煤炭科工集团有限公司科技项目青年基金项目（2016QN002）；煤炭科学

技术研究院科技发展基金项目（2014JC06）

［作者简介］张群（1988－），男，陕西咸阳人，助理工程师，从事矿井火灾防治理论与技术方面的研究。［引用格式］张群，李玉福，姚海飞，等.贫氧条件下煤自燃特性实验研究［J ］．煤矿开采，2016，21（6）：96－100.

自燃火灾是制约我国煤矿安全生产的主要灾害

之一［1］

，严重威胁着井下的生命和财产安全。煤自燃始于缓慢氧化，历经加速氧化和剧烈氧化阶段，不断放热升温最后引起燃烧，煤和氧气这两个

基本因素贯穿始终［2］

。

多年来，国内外学者在煤自燃过程及其产物的

产生规律等方面进行了深入研究。文虎等

［3］

应用

自主研发的大型煤自然发火实验台进行了煤自燃全过程的实验模拟，掌握了煤自燃高温区域发生、发展及其动态演化过程；何启林

［4］

采用理论分析、

实验研究和数值模拟相结合的方法对煤低温氧化特

性和自燃过程进行了系统性的研究；谢振华等

［5］

通过程序升温实验研究了煤自燃特性，测定了粒度

对煤样产生CO 等气体浓度的影响；戴广龙［6－7］

针对不同煤种煤样开展了低温氧化实验，研究了氧化

产物与温度的对应关系；Nugroho 等［8］

对比研究了单一与混合煤种在低温氧化过程中的气体产物产生

规律；仲晓星等［9］

建立了利用CO 产生量与温度的

函数关系求解自燃临界温度的计算模型，提出了基于程序升温法测试自燃临界温度的方法；朱红青等

［10］

以绝热氧化和程序升温实验为基础，研究了多因素下煤低温氧化临界温度指标及其关联性。

以上研究都是在氧浓度为21%的条件下开展的，目前关于贫氧条件下煤自燃特性及其氧化产物

6

9第21卷第6期（总第133期）

2016年12月煤矿开采

COAL MINING TECHNOLOGY

Vol.21No.6（Series No.133）

December

2016

中

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