基于等温差引领法的煤绝热自然发火期研究

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煤自燃属于矿井火灾中危险性较大、隐蔽性较强的灾害类型,近年来学者们在该领域取得了一定的研究成果,但实现区域资源安全有效的开采依旧存在困难,由此可见煤自燃防治工作至关重要。煤自燃特性参数测试是煤自燃防治的基础和依据,本文基于引领升温系统研究了煤绝热自然发火期,为探索煤自燃放热强度测试提供了新思路。本文通过C80量热实验,对煤样发火过程中动态热流进行测试。研究表明:在反应的低温阶段,热流及放热量均较为微弱,且伴随煤样温度的不断升高,热流及放热量的增长趋势具备近似指数特征。通过热物性测试实验,开展了在氧化升温过程中煤样比热容及导热系数的量化测试,为模拟中参数的设定提供了依据。研究表明:伴随煤样温度的升高,测试结果显示比热容和导热系数均有不同程度的增长。通过利用COMSOL软件,结合实验设备构件参数、试样参数,构建热传递模型,分析了不同温差条件下的散热热流规律,并依据煤样升温过程中放热性能,研究了煤样煤自燃极限温差。通过基于等温差引领法升温测试实验,测试不同引领温差条件下的实验发火期,并应用MATLAB软件对实验数据进行拟合,研究了煤样绝热自然发火期的测试方法。研究表明:通过分析其物理意义,自定义拟合方式具有良好的针对性和科学性,且测算的煤绝热自然发火期为19.3天。通过基于等温差引领法升温实验与对比实验的温度数据和时间数据,定保计算煤样放热强度,利用气体组分进一步对煤样放热强度开展化学键能估算法验证。研究表明:随煤样温度升高,放热强度呈现出指数增长趋势,且满足化学键能估算检验,引领温差影响煤样放热的进度,但不改变放热强度与煤温关系的趋势。基于前人研究基础,依据热量平衡法则与不同实验条件下放热强度的计算结果,分析了对应条件下的煤样最短自然发火期,对比于基于等贴差引领法煤绝热自然发火期测算结果,表现出不同程度偏大的特征,符合预期设想。等温差引领煤样升温的研究思路为煤自然发火期及煤自燃放热强度的研究提供了新方法,具有重要科学和实践意义。
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