高地温水浸风干煤样自然发火特性研究
李鑫
中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺 113122;煤矿灾害防控全国重点实验室,辽宁 抚顺 113122
摘要：陇东矿区深部开采矿井受高地温、高涌水环境的影响,采空区遗煤物理化学特征发生改变,进而影响其自然发火特性.为研究高温条件水浸风干作用下的遗煤氧化自燃特性及其影响机理,应用红外光谱分析试验、微量热试验、低场核磁共振试验及分子动力学模拟试验探究了煤体活性基团的种类及含量、各氧化阶段放热强度、煤体微观孔隙结构及氧气扩散系数的特征及变化规律.结果表明:高温条件水浸风干煤样中的-CH3/-CH2-、-CH3、-CH2-、-C=O、-COOH、取代苯及-C=C-的含量均高于原始煤样,含氧官能团侧链及脂肪烃作为煤分子结构中的关键活性基团,其含量与煤氧化自热能力呈正相关关系;煤样由缓慢氧化阶段逐渐过渡至激烈氧化初期阶段的进程中,高温条件水浸风干煤样的峰值放热强度为 509 mW,原始煤样的峰值放热强度为 398 mW,前者比后者高出 27.9%,煤样放热速率的拐点处二者放热强度分别为 338、268 mW,前者比后者高出 26.1%,高温水浸风干作用后的煤体氧化放热强度及增长率均有明显提升;煤体表面氧气扩散系数与孔径的增大呈同步递增趋势,氧气扩散系数由孔径 1 nm情况下的1.89×10-8 m2/s递增至 6 nm情况下的 17.13×10-8 m2/s,微观孔隙发育提升了环境中氧气扩散与输送能力.
关键词：自然发火高地温煤自燃特性水浸风干孔隙结构氧化放热含氧官能团
分类号：TD75+2.2(矿山安全与劳动保护)
论文发表日期：2025-07-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 77-86 )
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