北京科技大学王海燕教授团队相关成果以“Time-shift effect of spontaneous combustion characteristics and microstructure difference of dry-soaked coal”为题发表在IJCST(International Journal of Coal Science & Technology, https://link.springer.com/article/10.1007/s40789-023-00616-2或点击文末“阅读原文”)。
煤自燃是最严重的矿井灾害之一。在推进煤层开采时，由于地质条件不同会导致采空区顶板断裂，在断裂处会形成大量气流裂隙、导水和通水裂隙。通道涌水导致采空区遗煤在经过浸泡后，会产生新的孔隙和裂隙，物理结构发生明显改变。另一方面，遗煤在水中浸泡一段时间后，煤中的易溶物质在水分的作用下逐渐溶解导致化学成分发生变化，改变了煤体自燃升温过程的氧化速率和燃烧速率。随着采空区的温度逐渐升高，浸水后的遗煤在被干燥到一定程度后，在可接触氧浓度不断上升的情况下，极易发生自燃，从而引起更严重的煤矿火灾。
当前研究成果表明，水浸煤的孔隙结构改变会导致其自燃特性然发生变化，且在该方向开展了一定研究，而对于以热重为基础的分析浸泡后干燥不同程度煤的自燃升温特性，继而分析自燃倾向性最高的煤样的微观孔隙结构、官能团及化学结构参数，从而推理得出煤氧复合机理的研究较少。本文以烟煤作为试验煤样，研究了浸泡30天后干燥不同程度煤的自燃升温过程特征阶段的活化能、孔隙结构特性及化学结构参数，并总结了浸水-干燥煤的煤氧复合机理，以期为采空区水浸风干遗煤自燃防治技术提供一定的理论依据。
图1 实验流程图
图2 水浸干燥煤燃烧研究过程图
浸水干燥煤体中大量的砾石和矿物从孔隙中沉淀出来，在孔隙群周围形成大量的碎粒，孔隙群面积增大，孔隙率增加，但浸水及干燥并不能使煤样的官能团种类发生变化。提供氧原子和加速过氧化物的生成是整个过程的关键。对于水浸风干煤自燃的防治技术和措施，应加强煤孔隙的封堵，防止化学吸附点的产生，从而减少过氧化物的产生。
刘轶康，北京科技大学，博士生，从事矿山火灾防治理论与技术的研究工作，围绕煤矿自燃火灾防治主题展开基础研究和科研攻关。在《中国安全科学学报》、《煤矿安全》、Combustion Science and Technology、Energy Sources Part A-Recovery Utilization and Environmental Effects等发表论文8篇。
王海燕，北京科技大学教授，博士生导师，长期从事矿山灾害防治理论与技术及应急管理领域的研究工作，围绕煤矿自燃火灾防治主题展开基础研究和科研攻关。在煤自然发火机理、探测、惰化防治和CO2地质封存方面开展了大量基础理论、关键技术、现场实践和配套装备开发等方面的相关研究工作。在《中国安全科学学报》、《煤炭科学技术》、Energy、Fuel、Tunnelling and Underground Space Technology、Science of the Total Environment等国内和国际业内重要期刊上发表了学术论文六十余篇。担任山西省煤炭学会千人智库技能专家、中国煤炭科工集团首席科学家、中国煤炭工业协会质量管理分会理事、陕西长武县“矿大夫”专家工作站专家、煤炭科学技术期刊青年专家学术委员会委员、International Journal of Coal Science &Technology期刊科学编辑、Sustainability客座主编、Geofuilds 客座副主编。
引用格式：Liu, Y., Wang, H., Niu, H. et al. Time-shift effect of spontaneous combustion characteristics and microstructure difference of dry-soaked coal. Int J Coal Sci Technol 10, 68 (2023). https://doi.org/10.1007/s40789-023-00616-2
