二氧化碳抑制煤炭氧化自燃性能的实验研究

我国煤炭资源十分丰富,煤炭产量和消费量均居世界前列,约占国内一次能源生产和消费总量的85%以上,在煤炭工业发展的同时,煤层自燃火灾也成为制约高产高效矿井安全生产与发展的主要因素之一。随着现代科技的进步和对煤层自燃机理研究的深入,各种煤自燃火灾防治手段不断发展。其中,二氧化碳防灭火技术在煤自燃火灾治理中得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。 在对现今煤层自燃机理和防灭火技术现状分析的基础上,本文采用油浴程序升温实验系统以及气相色谱仪等实验设备,以亭南煤矿煤样为研究对象,实验分析了二氧化碳对煤炭氧化自燃的抑制性能。 本文首先对油浴程序升温实验系统进行了完善并对实验试管进行了设计,通过升温速率测试实验表明了该系统比传统程序升温箱实验系统控制精度更高、升温更稳定,实验结果更可靠。利用该实验系统进行亭南煤样在纯空气条件下的自燃特性参数测试实验,为二氧化碳抑制煤氧化自燃实验分析提供参照标准。论文进一步采用亭南煤样,在不同二氧化碳浓度条件下进行油浴程序升温实验,将实验结果与纯空气条件下实验中测定的一氧化碳、氧气等气体浓度和温度、一氧化碳产生率和耗氧速率等参数进行比较,并通过一氧化碳与氧气浓度、一氧化碳浓度与温度、一氧化碳产生率与耗氧速率等参数比值的方法,消除了通入二氧化碳等外界因素的影响,研究了不同浓度的二氧化碳对煤氧化自燃过程惰化抑制的影响规律。结果表明在本实验条件下,高于100℃左右时,30%以上浓度二氧化碳对煤氧复合的惰化以及一氧化碳等气体的阻化作用较明显。最后,运用二氧化碳火灾防治技术对亭南煤矿106工作面进行煤层自燃火灾的预防,对现场氧气浓度和一氧化碳浓度变化情况的观测表明:二氧化碳对煤炭氧化自燃起到了良好的惰化抑制作用。 本文的研究为进一步揭示二氧化碳防灭火机理提供了相关的基础数据,并为二氧化碳防灭火技术的开发与应用提供了理论依据。