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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
高温高压条件下含瓦斯煤解吸——自燃演化特性实验研究
  • 115
  • 作者

    田富超李振榕李帅魁苏嘉豪刘香兰姜文忠

  • 单位

    煤炭科学研究总院中煤科工集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室中国矿业大学(北京)

  • 摘要
    随着矿井开拓水平的延深,煤岩赋存环境呈现出高瓦斯压力、高地温特征,而温度、压力是影响含瓦斯煤吸附-解吸-氧化特性的重要因素。为了探究高温、高压下遗煤中瓦斯解吸特征及自燃特性的变化,本文选用高瓦斯易自燃矿井不同埋深的煤样作为试验对象,设计不同温度和压力下煤中甲烷解吸的正交试验,并对原煤样和解吸煤样进行孔隙及表面积测试、TG-FTIR联用、程序升温试验。试验结果表明:在整个解吸实验过程中温度的抑制都显著大于压力的促进作用;高温高压环境主要改变了煤体的微孔结构,致使煤体的比表面积和总孔容都出现增加;解吸后,HY-1和HY-2煤样的温度突变点提前了8.7%和4.9%,同时煤体中官能团种类相同,但含量出现了不同程度的降低;HY-1和HY-2解吸煤样和原煤样CO生成的交叉温度点分别为78℃和74℃,C2H4、C2H6的气体浓度始终低于原煤样;同时解吸煤样的耗氧量在相同煤温下出现了下降,在170℃时差距最大,HY-1和HY-2解吸前后煤样的氧气含量为9.3%、13.1%和10.3%、14.3%,两者的耗氧量最大相差42.3%、41.2%。综合分析表明,煤体经过高温、高压解吸后煤样在氧化初期更易自燃,产生更多的CO,可以选择CO作为指标气体,而在高温阶段反应剧烈程度有所降低。此外推出煤中甲烷解吸对采空区气体环境的实时变化公式,并以1304综采工作面为模型,对“高瓦斯压力、高地温”特征下采空区遗煤中瓦斯解吸影响下的“氧化带”区域进行了更细致的划分,将范围缩小了63.5%。研究成果可为高瓦斯易自燃煤层瓦斯与火耦合灾害防控提供基础支撑。
  • 关键词

    解吸特征微观结构氧化特征危险区域划分瓦斯与火复合灾害

  • 文章目录
    0 引言
    1 试验条件
    1.1试样的采集和制备
    1.2 解吸试验
    1.3 煤的孔隙及表面积测试实验
    1.4 TG-FTIR联用实验
    1.5 程序升温实验
    2 结果讨论与分析
    2.1复合作用对煤中瓦斯解吸影响分析
    2.2 孔隙及比表面积分析
    2.2.1 吸脱附曲线
    2.2.2 比表面积和孔容分布
    2.3 热重红外光谱分析
    2.3.1 红外光谱
    2.3.2 TG-DTG
    2.4氧化特征分析
    2.4.1 气体释放规律
    2.4.2 氧气浓度
    3煤层自燃危险性分析及防治
    4 结 论
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