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预测预报煤自燃的几个指标气体(CO、C2H6、CH4、C2H4、2H2、△O2)
 

目前,国内外可作为预测预报煤自燃指标气体主要有CO、C2H6、CH4、C2H4、2H2、△O2(△O2为氧气消耗量)等及其生成的辅助性指标。

众所周知,煤在氧化升温过程中,会释放出CO、CO2、烷烃、烯烃以及炔烃等指性气体。这些气体的产生率随煤温上升而发生规律性的变化,能够预测和反映煤自燃发火状态。CO贯穿于整个煤自然发火过程中,一般在50℃以上就可测定出来,出现时浓度较高;烷烃(乙烷、丙烷)出现的时间几乎与CO同步,贯穿于全过程,但其浓度低于CO,而且在不同煤种中有不同的显现规律;烯烃较CO和烷烃出现得晚,乙烯在110℃左右能被测出,是煤自然发火进程加速氧化阶段的标志气体,在开始产生时,浓度略高于炔烃气体;炔烃出现的时间最晚,只有在较高温度段才出现,与前两者之间有一个明显的温度差和时间差,是煤自然发火步入激烈氧化阶段(也即燃烧阶段)的产物。因此,在这一系列气体中,选择一些气体作为指标气体,以及准确检测,就能可靠判断自然发火的征兆和状态。

预测预报煤自燃的几个指标气体

早在“七·五”期间,国家攻关项目《各煤种自然发火标志气体指标研究》的研究中,对我国各矿区有代表性的煤种进行了自然发火气体产物的模拟试验,得出了指标气体与煤种及煤岩之间的关系。

第一、随着煤种的不同,煤自然发火氧化阶段(缓慢氧化阶段、加速氧化阶段、激烈氧化阶段)的温度范围、气体产特和特性都不同。

第二、各煤种从缓慢氧化阶段的气体产物优选为灵敏指标的为:褐煤、长焰煤、气煤、肥煤以烯烃或烷比为首选,以CO及其派生的指标为辅,而焦煤、贫煤和瘦煤则以CO及其派生的指标为首选,C2H4或烯烷比为辅;无烟煤和高硫煤唯一依据是CO及其派生指标。

第三、C2H4可用于气体分析法中表征低变质程度煤着火征兆的灵敏指标,同时也可以作为判断煤自然发火熄灭程度的指标;C2H4/ C2H2比值可以更准确地表征煤着火温度的最高温度点,结合其他参数可用于判断着火前的时间。

由此可见,CO虽然参与煤自燃的全过程,主观上会被认为是最佳的煤自燃预测预报指标气体。然而,它还有许多不足:检测温度范围极宽;CO产生量同煤温之间的关系不明确,特别是在现场复杂条件下,受风流、煤体原生气体组分、测点选择及生产过程等因素影响,难以确定煤氧化自燃的发展阶段,使预测预报的准确率和精度降低。

因此,我们必须充分认识到CO并非唯一的煤自然发火气体指标,而要结合其他多个关键性指标:CO、C2H6、CH4、C2H4、C2H2、△O2,以确报对煤自燃预测预报的准确性。



     
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