為有效預(yù)防東榮一礦由煤自燃引起的災(zāi)害,通過煤自燃氧化實驗,研究東榮一礦煤層自然發(fā)火特性,測定出實驗煤樣標志氣體出現(xiàn)的臨界溫度并分析其體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化規(guī)律;運用主成分分析法對溫度、一氧化碳體積分數(shù)φ(CO)、烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)等9個指標進行綜合評判分析,優(yōu)選出對預(yù)測煤自燃起主導(dǎo)作用的指標。研究結(jié)果表明,指標氣體出現(xiàn)的臨界溫度及其規(guī)律性可以反映出煤的自然發(fā)火過程。根據(jù)指標氣體優(yōu)選原則和主成分分析法的優(yōu)選結(jié)果,建立以φ(CO)、φ(C_2H_6)、φ(C_2H_4)、φ(C_2H_2)作為主要指標,以烯烷比φ(C_2H_4)/φ(C_2H_6)作為輔助指標的東榮一礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報體系,提高了煤層自燃早期預(yù)測預(yù)報的準確性,實現(xiàn)了對礦井火災(zāi)的預(yù)防。
【部分圖文】：

二采區(qū)工作面煤樣工業(yè)分析數(shù)據(jù)水分Mad/%灰分Aad/%揮發(fā)分Vdaf/%固定碳FCd/%3.1517.50535.65543.692)取1.0g煤樣，進行程序升溫實驗。3)升溫速率設(shè)置:15～100℃范圍升溫速率為0.5℃/min;100～200℃范圍升溫速率為1.0℃/min;200～350℃范圍升溫速率為2.0℃/min。4)氣樣分析。利用氣相色譜分析系統(tǒng)對收集的氣樣進行定性定量分析。2實驗結(jié)果與分析根據(jù)程序升溫實驗結(jié)果，繪制標志氣體的體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化曲線，如圖1～4所示。圖1CO體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化曲線圖2C2H6體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化曲線·2·Vol.46No.2Apr.2019礦業(yè)安全與環(huán)保MiningSafety＆EnvironmentalProtection第46卷第2期2019年4月

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圖3C2H4體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化曲線圖4C2H2體積分數(shù)隨煤氧化溫度的變化曲線由圖1可知，CO體積分數(shù)隨煤氧化溫度的升高而不斷增加，趨勢近似呈指數(shù)增長。CO出現(xiàn)的臨界溫度為47℃，CO的出現(xiàn)標志著煤氧化反應(yīng)的開始;在87℃以后，CO體積分數(shù)開始以較快的速率增加，說明此時煤的化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)比物理吸附更加明顯;在227℃時CO體積分數(shù)達到峰值。在227℃之前CO體積分數(shù)隨溫度升高呈指數(shù)對應(yīng)關(guān)系，擬合關(guān)系式為:y=4.4×10－4e12.5x，擬合優(yōu)度為0.985，故CO可以作為東榮一礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報的指標氣體。CO2變化趨勢與CO相似，其生成量隨煤氧化溫度變化也有較好的指數(shù)型關(guān)系，且伴隨煤自燃氧化的全過程。由于在礦井空氣中也能檢測到CO2、CH4氣體，不能很好地呈現(xiàn)煤自燃氧化過程，故CO2、CH4不能作為東榮一礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報的指標氣體。由圖2可知，C2H6出現(xiàn)的臨界溫度為127℃，在127～227℃之間其體積分數(shù)隨煤氧化溫度增加而緩慢增加，在227℃時C2H6體積分數(shù)達到峰值，之后隨煤氧化溫度增加而逐漸減少。C2H6的出現(xiàn)標志著煤自燃進入了加速氧化階段，C2H6是煤自燃氧化產(chǎn)生的新的生成物，C2H6的出現(xiàn)也能說明煤自燃氧化已經(jīng)從低溫氧化階段進入了快速氧化階段，故C2H6可以作為東榮一礦煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報的輔助指標氣體。由圖3可知，C2H4出現(xiàn)的臨界溫度為127℃，在127～227℃之間其體積分數(shù)隨煤氧化溫度增加而逐漸增加，在227℃時其體積分數(shù)達到峰值，之后其生成量隨煤氧化溫度增加而

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本文編號：2812643