易自燃煤漫反射红外光谱特征

为了更好地模拟煤低温氧化阶段的化学结构变化，分析了漫反射及透射红外谱图，利用漫发射红外光谱分析了自燃倾向性不同的煤样原煤及低温氧化煤的化学基团，探讨了煤样中芳烃、脂肪烃和含氧官能团在低温氧化过程中的变化规律．结果表明：漫反射红外光谱法在研究颗粒表面氧化过程中的化学成分变化比透射法更加灵敏，得出了易自燃煤与不易自燃煤低温氧化前后的微观结构差异，其中，1596～1604cm^-1处的芳香烃（C=C），1640～1650cm^-1处的酰氨（-CO—N-），1736～1722cm^-1含氧官能团（C=0）和1900～1910cm^-1处的脂肪烃（C—C）存在明显差异．

易自燃煤氧化的力学特性

为了研究易自燃煤体氧化后的力学特性变化,通过程序升温和热重实验获得煤氧化过程中的特征温度,并对煤样进行氧化处理;通过测试煤氧化前后的波速,得出氧化后煤体的损伤因子;通过单轴压缩实验,分析不同氧化煤的力学参数变化规律;通过建立氧化煤受力模型,分析不同氧化煤力学特性的差异并对典型工况研究。研究表明:①原煤和70,135,200和265℃氧化后煤样的平均纵波波速分别为1642,1416,1261,870和557 m/s,不同氧化煤的损伤因子平均值依次为0.19,0.43,0.72和0.86,随着氧化程度加深,波速降低,损伤因子变大;②原煤应力-应变曲线表现出较好的线性特征,其压密阶段和屈服阶段不明显;随着氧化程度加深,氧化煤应力-应变曲线压密阶段和屈服阶段越明显,多峰效应越显著,峰后台阶跌落效应越突出,且峰后存在明显残余强度,其塑性增强;③随着氧化加深,抗压强度从16.36 MPa降至4.10 MPa,弹性模量从3.779降至0.437,割线模量从2.05降至0.19,初始模量从0.609降至0.082,泊松比从0.37降至0.25;氧化对煤体的抗压强度影响最明显,其软化系数从0.89降低至0.25,并提出了“氧化煤动态工程强度”的概念;④随着氧化程度的增加,煤样的峰值应变和压密阶段最大轴应变逐渐增加,压缩阶段最大轴应变与峰值应变比值越来越大,当氧化程度达到265℃后,其比值近50%;⑤随着氧化程度的加深,煤样的破坏形式趋复杂化,破坏后的完整性变差,破坏后脱落的碎煤及煤粉增多,并伴随产生“起皮”现象;⑥氧化煤体由外向内划分为强氧化区、弱氧化区和未氧化区,并建立了氧化煤体受力模型,计算得出70,135,200和265℃氧化后的煤样未氧化区域直径为44.44,37.24,16.84和0.06 mm,分析了氧化煤体力学性质差异机制,并对典型工况进行了数值模拟分析。

易自燃煤低温氧化和阻化的微观结构分析

利用先进的傅里叶变换红外光谱仪 ,对易自燃煤的原煤样和阻化煤样在低温氧化过程中分子结构变化的红外光谱进行分析得出 :易自燃煤分子结构以芳香环为主体的结构单元的侧链首先被氧化 ,易被氧化的是其结构单元的桥键或桥键的侧链 ,主要包括甲基 (CH3 )、亚甲基(CH2 )、羟基 (OH )和芳香醚氧键 (ArOC )及醚键 (COC )等 ,其中醚氧键的氧化速率最快 ,芳香环受到的影响较小 ;由于吸水盐类阻化剂与煤分子之间发生取化和络合作用 。

易自燃煤层特大型综放工作面回撤防灭火技术研究应用

砚北煤矿250206上工作面开采煤五层为特厚易自燃煤层,采煤方法为倾斜分层综采放顶煤,全部垮落法管理顶板,工作面使用支撑掩护式支架、采煤机、胶带输送机、刮板输送机等各类设备数量多且吨位大;针对工作面回撤时间长、煤层易自燃发火等难题,通过采取延缓煤层自燃发火、定向注氮目标惰化、埋管灌浆、深孔注水灌浆、均压防灭火、全负压专用回风道等防灭火技术,成功解决了工作面回撤期间防灭火问题,确保工作面回撤期间的安全。

关于储存易自燃煤封闭煤场设计的探讨

封闭煤场在储存易自燃煤时,对安全防护的要求很高。结合相关规程规范和以往设计的经验教训,提出了封闭煤场在总体布置和具体设计时应注意的问题,并给出了建议,供大家设计时参考。

高瓦斯易自燃煤体低温氧化过程中裂隙发育规律

为了探究高瓦斯易自燃煤体低温氧化过程中煤体内部裂隙发育演化过程,掌握低温氧化对煤体裂隙发育的作用机理,通过核磁共振技术来检测低温氧化过程中煤体内部孔隙孔径和数量的演化规律,并使用气相色谱和工业分析实验分析煤体裂隙发育过程。实验表明:随着煤体氧化温度的升高,煤体内部孔隙的孔径和数量均有增加,在200℃的升温区间内孔隙率上升了72.2%;气相色谱和工业分析实验证明低温氧化过程中煤体整个裂隙发育过程分2个阶段进行,在低温氧化初期(30~130℃),由于煤体内部水分流失、蒸发,导致内部微孔扩张、连通成中孔,在低温氧化后期(130~230℃),由于煤体内部大分子和挥发分氧化分解,导致内部中孔开始扩张、连通成大孔和微裂隙。

羊场湾易自燃综放工作面CO来源分析

针对羊场湾煤矿160205工作面CO气体异常及来源类型不清的问题,通过煤体深层钻孔测试、采空区温度与CO分布测试、工作面CO分布测试、煤的破碎实验、程序升温实验以及常温氧化实验综合分析工作面CO的来源。结果表明:羊场湾2#煤原始煤层中不含CO气体;煤在氮气氛围和空气氛围环境中破碎均能生成CO气体,并且随着破碎时间的延长产生的CO气体量呈现上升趋势;采空区遗煤温度低于50℃,工作面CO主要来源于采空区遗煤的低温氧化以及架后、工作面煤的常温氧化,其次为采煤过程中煤机切割破煤作业产生的CO气体。