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煤自然发火预报技术——标志气体分析法

时间:2023-09-07 来源:煤视界 分享:

煤炭自燃火灾是煤矿生产主要灾害之一,火灾危及人员生命、烧毁资源及设备、严重地危害着矿井安全与正常持续生产。如何防止和减少煤炭自燃早已成为煤炭行业广为关注并力图治理的课题。煤自然发火预报,就是根据煤自然发火过程中出现的征兆和观测结果,判定自燃,预测和推断自燃发展的趋势,以便及时采取有效的防灭火措施,避免造成资源、设备甚至人员生命损失,保证安全生产。

标志气体分析法预报技术主要利用一氧化碳、乙烯、乙炔、烯烷比等作为指标气体预报煤自然发火的发展过程。由于煤在氧化升温过程中,会释放出CO、CO2、烷烃、烯烃以及炔烃等指标性气体,当煤质一定时,这些气体的产生率随煤温上升而发生规律性的变化,能预测和反映煤自然发火状态。

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、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,其浓度略高于炔烃气体;炔烃出现的时间最晚,只有在较高温度阶段才出现,与前两者之间有一个明显的温度差和时间差,是煤自然发火进入激烈氧化阶段(即燃烧阶段)的产物。因此,选择以上一系列气体作为指标气体,并准确检测,就能够可靠判断自然发火的征兆和状态。

从整体上讲,标志气体分析法预报技术比较完善,相应的分析技术和监测系统都已配套,因此在煤矿中得到了广泛的应用,但由于指标气体是煤自然发火发展过程中煤温升高产生的氧化气体,只能在煤已经自热或自燃时才能够检测到,而且气体产量较少,并随着风流流动,因此,该预报技术无法确定高温区域、自然发火发展速度和趋势以及煤体可能达到的温度。

为了克服利用指标气体预报煤炭自然发火中存在的问题,可以向采空区的遗煤区添加自燃示踪物质,如双环戊二烯、六氟化硫等,这些物质在煤升温过程中能产生指示气体,因此,通过检测指示气体即可评价采空区内的煤体温度;也可以建立了研究采空区气体流动数学模型和采空区CO浓度分布数学模型,并联合求解,以判断CO涌出源位置即高温点位置,从而预报采空区自然发火危险区域。

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