煤自燃初期氧化产热是导致煤自燃的根源，也是衡量煤自燃危险性最直接的评价指标。为了测定煤在自燃初期消耗单位氧气产生的氧化热，本研究创新性地通过六通阀与定量环组合，精确控制向煤样罐中通入的空气量，基于煤氧化热理论构建了计算模型，成功测定了煤在自燃初期不同条件下的单位耗氧氧化热。实验结果显示，在50 ℃恒温氧化条件下，LJ、WD、ZZ和XT四种煤样产生的氧化热分别为66.94 kJ/(mol O2)、40.76 kJ/(mol O2)、42.82 kJ/(mol O2)和23.31 kJ/(mol O2)。这一发现表明，煤自燃初期产生的氧化热远低于数值模拟中常用的氧化热数值300 kJ/(mol O2)，且变质程度最低的LJ煤氧化放热量最大，四种煤样都在氧化时间达到40 s左右时达到了最大产热速率。为了分析自燃初期不同煤样的产热量呈现差异性的原因，通过低温氮气吸附实验测试了煤样的孔隙结构，结果发现煤的孔隙结构不是决定煤氧化放热量差异的主导性因素，孔隙结构更发育只是有效促进了煤氧复合反应。而电子顺磁共振实验结果表明煤自燃初期氧化产热是由反应位点控制的动力学行为，煤样原生反应位点的数量是决定产热量的主导因素。初始氧化温度的升高使得煤中初始反应位点增多，也使得煤产生反应位点的速率加快。反应位点的本质为自由基，自由基浓度的增加速率决定了煤氧化反应的速率。

1 实验部分
1.1 煤样的选择与制备
1.2 煤样潜伏期氧化热计算方法与测试系统
1.3 煤样的低温氮气吸附实验
1.4 煤样的EPR测试
2 结果与讨论
2.1 不同条件煤单位耗氧氧化热计算
2.1.1不同煤样单位耗氧氧化热计算
2.1.2 煤样在不同氧化温度下的产热量
2.2 煤样的低温氮气吸附测试
2.2.1 四种煤样的低温氮气吸附测试
2.2.2 不同氧化温度下煤样孔隙结构变化
2.3 煤自燃潜伏期自由基变化规律
3 煤潜伏期产热机理
4 结论

刘浩,李增华,王刚,等.煤自燃初期低温氧化产热特性及关键结构演变特征[J/OL].煤炭学报,1-19[2025-02-22].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0849.