一种煤易自燃临界水分的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种煤易自燃临界水分的确定方法，属于煤矿井下煤自燃灾害防治技术领域。该方法包括以下步骤：(1)建立基于CO浓度的煤自燃临界温度计算模型；(2)采用通氮干燥法测试煤自然含水率a与饱和含水率c，设计合适的含水梯度；(3)采用微型注射器按比例添加水分，配制成不同含水率的实验煤样；(4)用气相色谱仪测试不同含水率煤样在30～180℃时的CO浓度；(5)分2段线性拟合不同含水率煤样lnCout对1/T曲线，求得煤自燃不同反应阶段的相关系数分别为S1和S2；(6)由K＝S1S2最大值确定煤自燃临界温度；(7)由极小值原则确定煤易自燃临界水分b。本发明专利技术方法能够实现煤易自燃临界水分的定量确定。

A Method for Determining the Critical Moisture of Coal Spontaneous Combustion

The invention discloses a method for determining the critical moisture content of coal spontaneous combustion, which belongs to the technical field of prevention and control of coal spontaneous combustion disaster in underground coal mines. The method includes the following steps: (1) establishing the calculation model of the critical temperature of coal spontaneous combustion based on CO concentration; (2) testing the natural moisture content a and saturated moisture content C of coal by nitrogen drying method to design appropriate water content gradient; (3) adding water in proportion by micro-syringe to prepare experimental coal samples with different moisture content; (4) testing coal samples with different moisture content at 30-180 degrees C by gas chromatography. CO concentration; (5) The correlation coefficients of coal spontaneous combustion at different reaction stages are obtained by fitting the 1/T curve of lnCout with different water content in two sections linearly; (6) the critical temperature of coal spontaneous combustion is determined by the maximum value of K=S1S2; (7) the critical moisture B of coal spontaneous combustion is determined by the minimum principle. The method of the invention can realize the quantitative determination of the critical moisture of coal spontaneous combustion.

【技术实现步骤摘要】
一种煤易自燃临界水分的确定方法
本专利技术属于煤矿井下煤自燃灾害防治
，特别涉及一种煤易自燃临界水分的确定方法，主要用于指导煤矿预防煤自燃灾害的技术工作。
技术介绍
煤自燃是矿井主要危害之一。近年来，煤炭资源开采逐步向西部发展，而西部浅埋藏煤层地质结构导致上部煤层采空区内通常有大量积水，使遗煤长期处于浸泡状态，导致煤体发生变化；加之开采下部煤层时的探放水过程，将出现“水气置换”现象，增加了漏风，增大了煤自燃危险性，煤火每年烧毁的煤炭多达千万吨以上，煤自燃成为西部煤炭资源安全开发的瓶颈之一。由于水的惰性特征，水分对煤自燃起阻化作用是无疑的。但有学者研究表明水分在煤自燃也有促进作用。目前，大多数学者普遍认为，水分对煤的低温氧化的作用是双重的，既有促进作用，又有抑制作用，到底起何种作用，主要取决于煤中的水分含量。近年来，国内外有些学者也注意到存在一个最佳湿度水平使煤易发生低温氧化的现象，但大多研究都只是定性的，现有技术中缺乏一种简单有效的测定煤易自燃临界水分的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单有效的煤易自燃临界水分的确定方法，该方法能够实现煤易自燃临界水分的定量确定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定煤易自燃临界水分的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤一、建立基于CO的煤临界温度计算模型，所述模型如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种测定煤易自燃临界水分的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：步骤一、建立基于CO的煤临界温度计算模型，所述模型如式(1)所示：式中：Cout为煤样罐出口的CO浓度，10-6；E为活化能，J/mol；R为气体常数，8.314J/(mol·K)；Ti为绝对温度，K；A为指前因子；S为煤样罐的底面积，m2；L为煤样罐的高度，m；m为煤与1molO2反应生成CO的摩尔数；为氧气含量，mol/m3；n为反应级数；k为单位换算系数，22.4×109；vg为气体流速，m3/s；当供气流量一定时，lnCout与1/Ti是一条直线；通过计算拟合曲线斜率-E/R，可求得煤在不同氧化反应阶段的活化能；而活化能发生突变的温度即为煤自燃临界温度；步骤二、测试煤样自然含水率a与饱和含水率c，确定实验煤样的含水率梯度；步骤三、将不同粒径的煤样混合封装，向其中加入不同质量的水后，混合均匀，配制得到不同含水率的实验煤样；步骤四、分析不同含水率煤样自燃氧化过程中CO的变化趋势；步骤五、lnCout对1/T曲线的线性好坏由相关系数S来确定，而判断2段曲线的线性好坏由相关系数乘积K＝S1S2确定；步骤六、根据K的极大值初步确定煤自燃临界温度范围，其具体数值由两段曲线的交叉点横坐标1/T倒数确定；步骤七、画出煤自燃临界温度随含水率的变化曲线，煤自燃临界温度极小值所对应的水分即为煤易自燃临界水分b。2.根据权利要求1所述的一种测定煤易自燃临界水分的方法，其特征在于：步骤一中所述的建立基于CO的煤临界温度计算模型，其具体步骤如下：煤氧复合反应模式如式(2)所示：coal+O2→mCO+gCO2+其它产物(2)由反应速率公式知，在任意温度条件下，气体产物CO与耗氧速率之间的反应速率如式(3)所示：式(3)中，v(CO)为CO的产生速率，mol/(m3·s)；m为煤与1molO2反应生成CO的摩尔数；v(O2)为耗氧速率，mol/(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长富，郭重托，姚海飞，王雪宁，柴佳美，孙建贞，郑忠亚，吴海军，张帅，孙喜贵，王海燕，李艳川，张思睿，赵文超，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，伊犁永宁煤业化工有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11