周方忠

摘 要：眾所周知，二氧化碳對自燃可以起到抑制的作用，文中針對這一點，設計了一些試驗，試驗中我們設計了一些不同的條件，在這些條件下對比煤所消耗的速度，與一氧化碳的產(chǎn)生速度，從而得出二氧化碳在對待煤氧化的問題上，所做出的反應，并且產(chǎn)生了不同的影響。在煤的樣本中，我們分別通入一些氣體來觀察其性能，我們可以發(fā)現(xiàn)二氧化碳和空氣混合之后，能大大增強了樣本煤的活化性能，也就是說在有二氧化碳的情況下，煤不容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

關鍵詞：二氧化碳；自燃；煤；活化性能；研究

1 總述

近些年來，我國的煤礦業(yè)得到很快的、很好的發(fā)展，產(chǎn)量與產(chǎn)能，都在逐步提高，一些向厚煤層開采的方法也使用得越來越頻繁。這樣一來，開采區(qū)煤自燃的發(fā)生率也就越來越高了。根據(jù)資料顯示，我國煤礦有超過半數(shù)的礦井有自燃的隱患，而一旦發(fā)生自燃，所造成的損失，也是用億來計算的。煤產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，主要是兩個原因：一是煤本身所具有的特性，煤的特性之一就是自燃；第二個就是受到外部環(huán)境的影響：溫度、濕度等，都會影響煤的自燃速度。我們在實際工作中，也發(fā)現(xiàn)，如果在開采區(qū)的空氣中注入二氧化碳或是氮氣，就會降低空氣中氧氣的濃度，煤的自燃速度自然也下降了。眾所周知，二氧化碳對自燃可以起到抑制的作用，文中針對這一點，設計了一些試驗，試驗中我們設計了一些不同的條件，在這些條件下對比煤所消耗的速度，與一氧化碳的產(chǎn)生速度，從而得出二氧化碳在對待煤氧化的問題上，所做出的反應，并且產(chǎn)生了不同的影響。接下來，我們會針對這些，來做些試驗。

2 試驗系統(tǒng)

我們在試驗中采用的系統(tǒng)，是我們自行研制的，一個名為煤自燃程序升溫氧化系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包括三大方面：一是供氣系統(tǒng)；二是程序升溫試驗箱；三是氣樣采集分析系統(tǒng)。下面我們分別來簡單介紹一下。

2.1 供氣系統(tǒng)

供氣系統(tǒng)是由一系列的小系統(tǒng)組成的，比如：穩(wěn)流閥、減壓閥、氣體預熱系統(tǒng)等等。我們在試驗中所需要的氣體流量不超過100mL/min，但最小也不能少于10mL/min。有時一些外部混入的氣體會對我們的試驗造成影響，因此我們對氣體在進行試驗時，就采用銅管對它進行加熱，這樣一來，氣體的溫度與樣本的溫度就會達到一致。

2.2 程序升溫試驗箱

程序升溫試驗箱，主要還是用來對樣本進行升溫。把樣本升溫到我們試驗所需要的設定溫度，并保持溫度的均勻。

2.3 氣樣采集分析系統(tǒng)

通過供氣系統(tǒng)，把所需要的氣體輸送到樣本中，等待氣體與樣本發(fā)生反應后，由排氣系統(tǒng)排出，這時就會使用氣樣采集分析系統(tǒng)，來進行分析。

3 二氧化碳和氮氣對煤自燃影響的程序升溫靜態(tài)試驗

3.1 煤樣的制取

通過往常制造煤的方法，制成40-80左右的煤樣本，把樣本放入玻璃瓶中，與空氣隔離。

3.2 試驗步驟

（1）試樣填裝。把之前制作的煤樣本，取其中的200g裝入罐中，將溫度探頭深入樣本的中部。同時，在樣本的上方加蓋一層石棉網(wǎng)，樣本瓶子的瓶蓋加裝密封片。相同的方法，再加裝一瓶樣本。

（2）接入氣路系統(tǒng)。把樣本煤的瓶中注入空氣與二氧化碳的混合氣體。

（3）設定溫度。根據(jù)要求，把升溫控制器的溫度調整為20-110℃，升溫速率為0.3 ℃ /min。

（4）打開程序升溫試驗箱開關。根據(jù)要求，機器設置每當溫度達到50、70、90、110℃時，升溫暫時停止，并從樣本瓶中抽取少量氣體，并進行測定，得到各參數(shù)。

3.3 試驗結果

（1）每當溫度達到50、70、90、110℃時，升溫暫時停止30秒，我們可以看到，樣本煤瓶中注入二氧化碳氣體時，氧氣的消耗速度比較慢，產(chǎn)生一氧化碳的速度也比較慢。

（2）每當溫度達到50、70、90、110℃時，升溫暫時停止1分鐘，我們可以看到，樣本煤瓶中注入二氧化碳氣體時，氧氣的消耗速度比較慢，產(chǎn)生一氧化碳的速度也比較慢，而且比停留30秒時，更慢，也就是說二氧化碳的防滅火效果是比較好的。

4 結論

近些年來，我國的煤礦業(yè)得到很快的、很好的發(fā)展，產(chǎn)量與產(chǎn)能，都在逐步提高，一些向厚煤層開采的方法也使用得越來越頻繁。這樣一來，開采區(qū)煤自燃的發(fā)生率也就越來越高了。根據(jù)資料顯示，我國煤礦有超過半數(shù)的礦井有自燃的隱患，而一旦發(fā)生自燃，所造成的損失，也是用億來計算的。煤產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，主要是兩個原因：一是煤本身所具有的特性，煤的特性之一就是自燃；第二個就是受到外部環(huán)境的影響：溫度、濕度等，都會影響煤的自燃速度。我們在實際工作中，也發(fā)現(xiàn)，如果在開采區(qū)的空氣中注入二氧化碳或是氮氣，就會降低空氣中氧氣的濃度，煤的自燃速度自然也下降了。本文就針對這些，做了些試驗。

我們可以看到，二氧化碳對自燃可以起到抑制的作用。試驗中我們設計了一些不同的條件，在這些條件下對比煤所消耗的速度，與一氧化碳的產(chǎn)生速度，從而得出二氧化碳在對待煤氧化的問題上，所做出的反應，并且產(chǎn)生了不同的影響。在煤的樣本中，我們分別通入一些氣體來觀察其性能，我們可以發(fā)現(xiàn)二氧化碳和空氣混合之后，能大大增強了樣本煤的活化性能，也就是說在有二氧化碳的情況下，煤不容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

參考文獻：

[1] 鮑慶國.煤自燃理論及防治技術[M].煤炭工業(yè)出版社，2012.

[2] 煤礦瓦斯治理與利用總體方案[M].中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員，2016.

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