矿井CO气体来源的多渠道性,为有效辨识采场CO气体异常超限是煤自热自燃还是其他原因造成的,带来了极大的挑战性,也为矿井内因火灾的精准防控带来了极大的困扰。针对这一现实难题和科学问题,除去矿井通风携带、机车运行释放、爆破作业产生和煤机械破断产生的CO气体等来源外,基于瓦斯地质学和矿井火灾学等理论,将矿井CO气体来源精细划分为煤中原生CO气体的降压和升温解吸(分别记为PJ-CO、PS-CO)、煤热解CO气体(记为T-CO)、煤常温和升温氧化CO气体(分别记为ON-CO、OT-CO)。基于研究目的,自主研发了煤热解-氧化-解吸CO气体的综合测试系统,设计了分类专项测试方法。选取褐煤、烟煤和无烟煤为研究对象,开展了T-CO、ON-CO、OT-CO、PJ-CO和PS-CO的分类测试和变化规律分析。研究表明:相同条件下T-CO产生量随煤变质程度的降低而升高,T-CO出现的初始温度随煤变质程度的降低而降低,且产生量呈现一定的阶段性。3种变质程度煤样的ON-CO产生趋势大体相同,即实验过程中ON-CO体积分数拟合曲线随时间的延长先上升后达到平衡。相同条件下ON-CO累计体积分数随煤变质程度的降低而增大,常温氧化的耗氧速率随煤变质程度的降低而变大,且呈现一定的阶段性。相同条件下OT-CO产生量随煤变质程度的降低而增大,OT-CO出现的初始温度随煤变质程度的降低而降低,且产生量呈现一定的阶段性。相同条件下煤吸附P-CO和降压解吸PJ-CO的量均随煤变质程度的升高而增大,降压解吸平衡后煤中残存的P-CO随煤变质程度的升高而增大。相同条件下3种变质程度煤样升温解吸PS-CO出现的初始温度大致相当,在45-48℃之间,但其终止温度和升温解吸速率有较大的差异性。研究结果为矿井CO异常超限的综合治理提供基础支撑。
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