在矿井实际生产中,广泛存在露头煤和浅埋煤层风化煤的开采,这些煤经过了风化作用,自燃特性已发生改变。前人的研究大多集中在低温氧化条件下,对高温氧化条件下煤的自燃特性研究较少。
研究人员选取准格尔大源柳林沟露天煤矿的风化煤,在XKGW-1型高温程序升温试验系统中进行试验。试验前煤样罐装煤至罐口2.6 cm,试验后煤样至罐口5.1 cm,煤样颗粒外观变圆,出现少量的灰色物质,各种粒径煤样均存在。试验现象有:当煤温达到360 ℃左右,有异味出现;当煤温达到419 ℃左右,出现刺鼻异味,类似汽油,在出气口有黄油;当煤温达到481 ℃左右,出气口产生黄色气体;当煤温达到501 ℃左右,出气口有大量白烟;当煤温达到581 ℃左右,异味变小,白烟消失,出气口气体量逐渐减小。
通过对特征参数的分析,研究人员认为:风化煤在高温低氧浓度条件下仍能持续发生氧化反应,并放出大量的热量,来维持其自燃;风化煤内含有的腐植酸会随着煤温的升高,逐渐发生热分解反应,从而导致氧化反应,产生的CO2、CH4、C2H4、C2H6浓度增加,且CH4、C2H4、C2H6浓度随煤温的变化规律相似,由于风化煤受到化学风化作用,使这3种气体在低温阶段的浓度都比较小,之后随着温度的升高而迅速增大;此外,煤样粒径<0.9 mm时高温氧化产生的CO浓度,比其他粒径下的CO浓度总体上都大;在400~590 ℃,煤样粒径为7~10 mm时,高温氧化产生的CO浓度最小。
这项研究得到了国家自然科学基金资助项目、中国博士后科学基金资助项目、陕西省自然科学基金资助项目的资金支持。
文章来源:邓军,宋佳佳,赵婧昱,等.高温氧化条件下风化煤自燃特性试验研究[J].煤炭科学技术,2017,45(1):73-77,105.
作者简介:邓军(1970—),男,四川大竹人,教授,博士生导师。Tel:18792879494,E-mail:693167478@qq.com