【摘 要】
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煤的自燃灾害常见于采空区,由于此区域的遗煤在开采时经历了一定程度的预氧化。因此本论文模拟矿井下采空区三带的空气环境,以低于正常氧浓度预氧化煤的二次氧化为研究对象,研究煤在低氧浓度预氧化下的二次氧化特性,通过不同预氧化氧浓度加深对二次氧化过程特性的表征,对比分析原始煤样在氧化过程中的热效应,得出低氧浓度预氧化煤的二次氧化自燃规律。实验得到的数据,将有助于提高矿井内采空区三带的自燃火灾预防治理效率,加
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.51774181）； 气体竞争吸附效应下含瓦斯煤自燃特征及多指标分级预警基础研究.国家自然科学基金资助项目（52174230）,2020.10-2021.10；
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煤的自燃灾害常见于采空区,由于此区域的遗煤在开采时经历了一定程度的预氧化。因此本论文模拟矿井下采空区三带的空气环境,以低于正常氧浓度预氧化煤的二次氧化为研究对象,研究煤在低氧浓度预氧化下的二次氧化特性,通过不同预氧化氧浓度加深对二次氧化过程特性的表征,对比分析原始煤样在氧化过程中的热效应,得出低氧浓度预氧化煤的二次氧化自燃规律。实验得到的数据,将有助于提高矿井内采空区三带的自燃火灾预防治理效率,加快从基础上实现煤矿安全生产目标。以神东部分矿区采煤自然发火三带分布规律研究报告为依据,本论文选取21%、16%、10%和4%氧浓度研究采空区氧浓度环境对煤二次氧化的影响。使用恒温干燥箱对煤样进行预氧化煤样的制备,得到不同氧浓度预氧化的煤样。通过工业分析和红外光谱实验进行了对煤样的基础组分研究与主要官能团分析,结果发现预氧化煤相较于原煤在水分上均有大量的减少;从灰分上看,预氧化对各组煤样的灰分几乎没有影响;预氧化样品相比于原煤有在固定碳占比上较为明显的提升。傅里叶红外光谱结果显示,预氧化样品在羟基、芳香烃、脂肪烃和含氧官能团4种主要官能团上的变化均存在一定规律性。通过5组神东不同矿区的不粘煤进行热分析,数据结果表明从TG-DTG曲线图得知,哈拉沟22以外的四种煤样的预热失重阶段中原煤的失重更为明显。在吸氧增重阶段各矿区煤样都存在增重现象,其中原煤和4%氧浓度预氧化煤样存在较高的吸氧增重峰。通过对比原煤与不同预氧化氧浓度煤样的特征温度得,预氧化使大部分样品的干裂温度和氧化增重最大值温度都发生了一定量的左偏移,使此阶段相对于原煤在更早的温度和时间到来,一定程度上加速了煤自燃过程。预氧化煤样的阶段性数据则表明预氧化煤样在预热失重阶段质量损失均小于原煤。在燃烧阶段,总体上随预氧化氧浓度增加呈增加趋势,同时预氧化煤样在燃烧阶段的持续时间普遍少于原煤,表明二次氧化的燃烧阶段相对于一般升温氧化反应速度更快,强度更高。基于KAS法分析了榆家梁52与大柳塔大井12煤样,结果发现在氧化增重阶段两组煤样表观活化能变化趋势均随着转化率的升高而增大而且在氧化增重阶段预氧化煤样的活化能均小于原煤。在燃烧阶段,两组煤样活化能的趋势为随转化率不断降低。两组煤样在平均活化能与预氧化氧浓度关系上均为原煤的活化能最大,16%氧浓度预氧化煤样最小。该论文有图27幅,表21个,参考文献75篇
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