火成岩侵蚀煤层易自然发火特性及关键致因研究

• Published in: 矿业科学学报 Vol. 8; no. 1; pp. 15 - 25
• Main Authors: 秦波涛, 史全林, 曲宝, 刘金龙
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏徐州 221116 01.02.2023; 中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州 221116%煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏徐州 221116; 铁法煤业(集团)有限责任公司大兴煤矿,辽宁调兵山 112700%铁法煤业(集团)有限责任公司大兴煤矿,辽宁调兵山 112700
• Subjects: 关键致因; 火成岩侵蚀; 煤自燃; 物化结构; 产热
• ISSN: 2096-2193
• DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2023.01.002

TD752.2; 为探明火成岩侵蚀导致侵蚀煤层自燃特性变化的关键致因,以受火成岩侵入范围广、煤自然发火严重的铁法煤田大兴煤矿为研究对象,采集火成岩侵蚀形成的变质煤和未受影响的原生煤进行研究.本文利用同步热分析仪、煤自燃特性测定装置等测试了煤样的产热升温特性、气体产生规律、微观结构参数的差异.结果表明,变质煤在低温阶段的放热量较原生煤显著提高,交叉点温度降低了13.2℃,更早进入氧化增重阶段;当环境温度超过90℃,变质煤的氧化产热与反应速率急速增加,CO和CO2等氧化气体产物生成速率显著升高,表明变质煤的氧化活性高于原生煤;火成岩侵蚀煤层的高温高压作用改变了煤体的孔隙结构,导致煤中有机物质热解与挥发,使得变质煤中的微孔和介孔孔容减小、比表面积降低,宏观孔的孔容达到原生煤的3倍,平均孔径和孔隙率显著增大,有利于氧气分子在煤体内部的输送运移与吸附反应,同时变质煤的含氧官能团较原生煤减少,脂肪烃含量由27.98％提高至29.07％,增强了变质煤的氧化活性.此外,火成岩侵蚀活动导致侵蚀煤层开采时漏风加剧、遗煤氧化时间长、氧化带范围广.火成岩对煤层自然发火内在因素和外在因素的影响,导致侵蚀煤层面临严重的煤自燃灾害.