神东矿区煤层自然发火标志气体研究与临界值确定

"煤层自然发火标志气体及临界值确定-论文" 本文主要探讨了神东矿区煤层自然发火的特征及其预防措施，通过对不同煤层进行程序升温实验，研究了煤层自然发火的标志性气体及其产生速率。研究选取了神东矿区的五个不同煤层，以深入理解煤层自燃的早期预警机制。 在实验过程中，研究人员发现CO（一氧化碳）、C2H4（乙烷）和C2H2（乙炔）是神东矿区煤层自然发火的标志性气体。这三种气体在煤层自燃的不同阶段具有显著的代表性：CO作为初期的标志，C2H4则与煤层自燃的加速阶段相关，而C2H2的出现通常标志着煤层进入了激烈的氧化阶段。这些气体的浓度变化可以有效地反映出煤层自燃状态的变化，对于预防和控制矿井火灾至关重要。 为了更准确地预测煤层自然发火的风险，研究还涉及了现场测试。通过对工作面回风隅角及采空区的CO和O2（氧气）体积分数的监测，研究人员能够区分出采空区的散热带和氧化带。散热带是煤层氧化热量释放的区域，而氧化带则是煤层自燃的关键地带。通过分析这些数据，建立了回风隅角CO指标临界值的计算模型。 根据模型，正常开采条件下，回风隅角CO的指标临界值设定为90×10-6。当CO浓度上升至350×10-6时，这表明采空区内的遗留煤层已达到临界温度，通常在60到70℃之间，这是一个危险的预警信号，提示必须采取紧急措施防止火灾发生。 这项研究的成果对矿井安全具有重要意义，它提供了一套科学的预测和监测方法，有助于及时发现并控制煤层自然发火，从而保障矿工的生命安全和煤炭资源的合理利用。通过精确测定标志性气体的临界值，可以提前采取预防措施，减少矿井火灾事故，提高煤矿的安全生产水平。 关键词的含义如下： - 自然发火：指煤层在没有外部火源的情况下，由于自身的氧化反应产生热量，导致温度升高引发的燃烧现象。 - 标志性气体：在煤层自然发火过程中，其浓度变化能反映自燃状态的特定气体。 - 临界值：气体浓度或温度的一个阈值，超过这个值可能意味着煤层自燃风险增大。 - CO产生速率：一氧化碳生成的速度，是煤层氧化程度的重要指标。 - 临界温度：煤层开始自燃的最低温度。 该论文的研究成果对于矿井安全管理、煤层自燃的预测和控制提供了重要的理论依据和技术支持，有助于提升我国煤炭行业的安全水平。