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預測預報煤自燃的幾個指標氣體(CO、C2H6、CH4、C2H4、2H2、△O2)
 

目前,國內外可作為預測預報煤自燃指標氣體主要有CO、C2H6、CH4、C2H4、2H2、△O2(△O2為氧氣消耗量)等及其生成的輔助性指標。

眾所周知,煤在氧化升溫過程中,會釋放出CO、CO2、烷烴、烯烴以及炔烴等指性氣體。這些氣體的產生率隨煤溫上升而發生規律性的變化,能夠預測和反映煤自燃發火狀態。CO貫穿于整個煤自然發火過程中,一般在50℃以上就可測定出來,出現時濃度較高;烷烴(乙烷、丙烷)出現的時間幾乎與CO同步,貫穿于全過程,但其濃度低于CO,而且在不同煤種中有不同的顯現規律;烯烴較CO和烷烴出現得晚,乙烯在110℃左右能被測出,是煤自然發火進程加速氧化階段的標志氣體,在開始產生時,濃度略高于炔烴氣體;炔烴出現的時間最晚,只有在較高溫度段才出現,與前兩者之間有一個明顯的溫度差和時間差,是煤自然發火步入激烈氧化階段(也即燃燒階段)的產物。因此,在這一系列氣體中,選擇一些氣體作為指標氣體,以及準確檢測,就能可靠判斷自然發火的征兆和狀態。

預測預報煤自燃的幾個指標氣體

早在“七·五”期間,國家攻關項目《各煤種自然發火標志氣體指標研究》的研究中,對我國各礦區有代表性的煤種進行了自然發火氣體產物的模擬試驗,得出了指標氣體與煤種及煤巖之間的關系。

第一、隨著煤種的不同,煤自然發火氧化階段(緩慢氧化階段、加速氧化階段、激烈氧化階段)的溫度范圍、氣體產特和特性都不同。

第二、各煤種從緩慢氧化階段的氣體產物優選為靈敏指標的為:褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤以烯烴或烷比為首選,以CO及其派生的指標為輔,而焦煤、貧煤和瘦煤則以CO及其派生的指標為首選,C2H4或烯烷比為輔;無煙煤和高硫煤唯一依據是CO及其派生指標。

第三、C2H4可用于氣體分析法中表征低變質程度煤著火征兆的靈敏指標,同時也可以作為判斷煤自然發火熄滅程度的指標;C2H4/ C2H2比值可以更準確地表征煤著火溫度的最高溫度點,結合其他參數可用于判斷著火前的時間。

由此可見,CO雖然參與煤自燃的全過程,主觀上會被認為是最佳的煤自燃預測預報指標氣體。然而,它還有許多不足:檢測溫度范圍極寬;CO產生量同煤溫之間的關系不明確,特別是在現場復雜條件下,受風流、煤體原生氣體組分、測點選擇及生產過程等因素影響,難以確定煤氧化自燃的發展階段,使預測預報的準確率和精度降低。

因此,我們必須充分認識到CO并非唯一的煤自然發火氣體指標,而要結合其他多個關鍵性指標:CO、C2H6、CH4、C2H4、C2H2、△O2,以確報對煤自燃預測預報的準確性。



     
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