煤升温氧化过程中氡的析出与自然发火指标气体关系的实验研究

煤炭自燃不仅在中国发生，在美国、俄罗斯、澳大利亚等地区也普遍存在。据调查，在我国，煤炭自燃已经烧失的煤炭资源达42亿吨以上，每年因自燃直接烧失的煤炭资源量达10～13.6Mt。据初步估算，煤炭自燃所造成的经济损失（含潜在的经济损失）每年在200亿元以上。煤炭自燃不仅浪费了煤炭资源，而且引起了严重的环境污染和生态平衡的破坏，还可引发煤矿瓦斯突出、粉尘爆炸等灾害，是危害煤矿安全生产的主要因素之一。 煤炭自燃的早期预测预报和火源探测技术一直是矿井防灭火的关键技术。目前，在煤炭自燃早期预测预报方面，已形成一套完善的理论，其中指标气体分析法是自然发火早期预报的一种有效方法。在煤炭自燃火源探测方面，“煤层自燃火源位置精确探测技术”是近年发展起来，并普遍使用的一种方法。该技术由太原理工大学防灭火课题组经过多年的研究应用，在生产实践中已经起到了很好的效果。其探测原理是随着煤温的升高，氡的析出率增加。但目前氡及其子体在煤岩中的运移规律尚未完全搞清，没有形成一个公认的理论。为此，山西省安全工程中心建立了一个多功能煤自燃及测氡实验台，进一步研究煤升温氧化过程中，氡及其子体的运移规律及其与自然发火指标气体的关系。 本文主要是利用大型煤自燃与测氡实验台来进行实验研究，其主要目的是研究煤自然发火时，上覆煤岩体中氡的运移规律，并利用指标气体验证火源探测结果，进一步提高探测精度。通过设计并进行煤升温氧化过程的实验，选择有代表性的实验数据进行分析研究。对实验数据进行拟合后，得到在煤升温氧化过程中，随着煤温的升高，氡及指标气体浓度的变化情况，发现Rn与CO、CO2、CH4的浓度有规律的增加，且在变化趋势上存在相关性。在比较各种相关性检验法之后，本文选用模糊数学的相关性检验法对Rn、CO、CO2和CH4的实验数据进行归一化处理，然后对其进行相关性分析，得到Rn与CO、CO2和CH4的相关性。