风水沟煤矿6煤层煤自燃阻化性能测试.pdf

风水沟煤矿 煤层煤自燃阻化性能测试姜浩(内蒙古平庄煤业集团有限公司风水沟煤矿内蒙古 赤峰)摘 要:内蒙古平庄煤业(集团)有限公司风水沟煤矿工作面现开采 煤层煤层厚且自燃发火期短导致煤自燃防治压力较大日常防控中普遍使用氯化钙作为阻化剂为分析该阻化剂的阻化作用分别进行煤样阻化前后的低温氧化实验和自由基浓度测试 实验发现阻化后煤样在氧化过程中气体产物浓度明显降低交叉点温度提高.说明氯化钙对本煤层自燃的阻化效果好自由基测试表明氯化钙的使用能够降低煤体氧化过程中的自由基浓度对煤炭自燃起到抑制作用关键词:自燃防治阻化自由基低温氧化抑制中图分类号:.文献标识码:文章编号:()内蒙古平庄煤业(集团)有限公司风水沟煤矿工作面现开采 煤层工作面煤厚 .预计平均采高.工作面为倾斜长壁采煤法回采工艺采用综合放顶煤方式 工作面平均走向长 倾斜宽采出量.万 平均日产 由于煤炭自燃倾向性较高工作面建立以灌浆为主注氮、注阻化剂和注水泥浆防灭火技术为辅的防灭火系统对采空区、高冒区和破碎煤体等空隙采取预防性灌浆或全部充填、注防灭火剂与注惰性气体等措施预防煤炭自燃发火防灭火措施中阻化剂防灭火因使用简单、吸水性强、阻化效果好被广泛使用 风水沟煤矿现普遍使用的阻化剂为氯化钙为分析氯化钙对本矿 煤层的阻化性能需进行阻化剂的阻化参数测试与分析 实验仪器与测试.煤样的选择和制备实验煤样选自风水沟煤矿 长壁综采工作面将新鲜煤样破碎、研磨、筛分后进行工业和元素分析实验结果如表 所示 将氯化钙溶解在水中制备浓度为 的氯化钙溶液溶液体积为 选择 煤样加入制备的氯化钙溶液浸泡一天后真空烘干备用表 煤层自燃发火基础参数表煤层无灰基挥发分/煤的吸氧量/(/)自燃倾向性分类自燃发火期/指标气体.类自燃、.煤样低温氧化参数测试将 粒度为 目的煤样置于煤样罐内将煤样罐置于程序控温箱内连接好进气气路、出气气路和温度探头(探头置于煤样罐的几何中心)检查气路气密性 测试时向煤样内通入/的干空气在程序控温箱控制下对煤样加热达到指定测试温度时取气样进行气体成分和浓度分析同时进行煤样的阻化测试分析将阻化后煤样进行低温氧化实验并对比气体产物浓度和交叉点温度.煤氧化过程中自由基浓度测试煤炭自燃被认为是自由基链式反应的结果为研究阻化剂对煤氧化过程中活性自由基浓度的影响实验进行了原煤及阻化后煤样升温后的自由基浓度测试 实验在布鲁克电子顺磁波谱仪 中进行将阻化前后煤样分别升温至 测试氧化过程中的自由基参数变化 结果与讨论.煤样低温氧化过程气体参数分析煤样低温氧化实验结果如图 所示可以发现一氧化碳出现最早当煤温在.时一氧化碳测定浓度为.一氧化碳煤是氧化过程中出现最早的氧化气体产物贯穿整个氧化过程气体浓度随温度升高逐渐上升煤温达到 以上时检测到 气体随着温度升高气体浓度不断增大煤炭氧化温度升高至 时检测到了 气体浓度随温度升高不断增大 期间未检测到 气体温度继续升高时在裂解条件下出现乙炔气体一旦监测到乙炔说明煤样已经处于燃烧状态图 原煤的低温氧化实验结果.煤样自燃的阻化性能测试分析实验进行了煤样阻化前后在低温段()条件下的气体分析实验结果如图 所示 可以发现阻化煤样在低温段的氧化气体产物 明显低于原煤煤样说明阻化剂在较低温度条件下能明显抑制煤样的氧化反应过程 此外对比阻化前后煤样的氧气浓度变化发现阻化煤样的耗氧量明显低于原煤煤样阻化剂能够抑制煤样在低温条件下的氧化反应能较好防控和抑制煤炭自燃图 原煤及阻化煤样在低温段的气体浓度对比 交叉点温度是反映煤体自热倾向性的直观指标交叉点温度越低煤自热倾向越高 原煤及阻化煤样的交叉点温度对比如图 所示 通过对比两个交叉点温度原煤交叉点温度为.阻化煤样的交叉点温度为.阻化作用过程中将煤样的交叉点温度提升.实验证明阻化剂的压注能明显抑制煤的氧化反应增加煤炭自燃的发火期阻化效果良好图 原煤及阻化煤样的交叉点温度对比.煤氧化过程中自由基浓度测试自由基仪器使用德国布鲁克的电子顺磁波谱仪仪器的微波频率.调制频率微波功率.中心磁场强度.调制宽度.扫描时间为 将 的待测煤样装入 石英管内首先进行原煤自由基活性自由基测试然后将测试管放入煤样罐中通过控制煤样罐载气进行煤样的升温测试 煤炭升温过程中根据活性自由基增加量判断阻化剂的阻化效果实验结果如图 和表 所示图 煤样原生活性自由基测试表 煤样阻化前后活性自由基参数变化煤样条件/活性自由基增加量原煤原生.升温.阻化处理原生.升温.煤样的氧化自燃过程与自由基链式反应密切相关 可以发现原煤和阻化抑制煤样原生活性自由基差异明显其中阻化后煤样活性自由基明显降低从原煤的.降低到阻化后的.同样通过煤样升温过程中的自由基测试发现原煤活性自由基增加量为.阻化剂加入后煤样活性自由基增加量为.因此阻化剂能通过抑制自由基链式反应抑制煤炭自燃 结论风水沟煤矿现普遍使用的阻化剂为氯化钙为分析氯化钙对 煤层的阻化性能进行阻化剂的阻化参数测试与分析 通过阻化前后煤样的气体产物浓度、交叉点温度及自由基浓度测试发现阻化后煤样在低温氧化过程中 和 气体浓度均出现大幅度降低阻化作用过程中将煤样的交叉点温度提升.此外阻化剂加入后煤样活性自由基增加量为.阻化剂能通过抑制自由基链式反应抑制煤炭自燃 因此氯化钙可用于风水沟煤矿 煤层的自燃发火防治参考文献:侯欣然郭立稳王福生等.植酸抑制煤自燃的热分析试验研究.矿业研究与开发():.王婕张玉龙王俊峰等.无机盐类阻化剂和自由基捕获剂对煤自燃的协同抑制作用.煤炭学报():.任万兴郭庆石晶泰等.基于标志气体统计学特征的煤自燃预警指标构建.煤炭学报():.文虎郭曦蔓张铎等.建北煤矿高瓦斯煤层自燃早期预报指标优选研究.矿业安全与环保():.侯欣然乔建王福生.煤炭自燃机理的研究进展.煤炭与化工():.作者简介:姜浩()男 蒙古族 内蒙古赤峰人 本科助理工程师 从事一通三防技术与安全管理工作