一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)
80 年代前, 國(guó)外對(duì)煤自燃傾向性的測(cè)試方法主要以煤的氧化性為基礎(chǔ), 大體可以分為二類:一類是化學(xué)試劑法。這類方法主要以雙氧水、亞硝酸鈉、聯(lián)苯胺等化學(xué)試劑取代氧, 把煤氧緩慢的氧化過程人為加速, 考察煤在試劑作用下的氧化速度和著火點(diǎn), 其中被公認(rèn)的方法有：奧爾賓斯基法(波)、奧爾蓮斯卡婭-維謝洛夫斯基著火點(diǎn)溫度降低值法 (蘇)、馬切雅什法(即雙氧水法)等。另一類是吸氧法, 這類方法主要有靜態(tài)吸氧法和動(dòng)態(tài)吸氧法。靜態(tài)吸氧法是把一定量的煤樣置于一個(gè)恒溫的密閉容器, 然后在該容器內(nèi)充滿氧氣, 隔一定時(shí)間考察氧的減少量；動(dòng)態(tài)吸氧法是讓氧以一定的速度流過煤樣, 考察煤樣的吸氧量。80 年代后, 美國(guó)研究出利用絕熱爐 測(cè)定煤炭最小自熱溫度,評(píng)估煤炭自燃傾向性；加拿大采用靜態(tài)恒溫法、可燃性法、絕熱和動(dòng)態(tài)法研究煤的自燃傾向性；土耳其采用非恒溫動(dòng)態(tài)法 測(cè)試煤的自燃臨界溫度和CO產(chǎn)生率, 預(yù)測(cè)煤的自燃傾向性；南非采用由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的絕熱量熱法預(yù)測(cè)煤的自燃傾向性。
在我國(guó),煤自燃傾向性等級(jí)劃分長(zhǎng)期以來一直沿用著火溫度法,這種方法不但操作繁瑣,而且與實(shí)際情況往往有較大的差異。“七五”期間,我國(guó)開始進(jìn)行煤自燃傾向性色譜吸氧鑒定法方面的研究,并使這一方法在我國(guó)得到了普遍的應(yīng)用。但在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),存在著這兩種測(cè)試方法同時(shí)使用的現(xiàn)象,致使這一重要指標(biāo)的管理和應(yīng)用處在比較混亂的狀態(tài),給煤礦安全管理帶來了很大的不便。為此,《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行說明(1992年版)規(guī)定煤自燃傾向性鑒定均采用色譜吸氧鑒定法。
二、立項(xiàng)的意義與必要性
鄂爾多斯地區(qū)煤層埋藏淺，煤層露頭多，煤炭自燃發(fā)火比較嚴(yán)重，因此本地各礦區(qū)對(duì)于測(cè)定煤層的自燃發(fā)火傾向性有著迫切的需求，用色譜吸氧法測(cè)定鄂爾多斯地區(qū)煤層自燃傾向性對(duì)于解決本地區(qū)煤層自燃發(fā)火的問題有重要的指導(dǎo)意義。
三、項(xiàng)目研究的內(nèi)容，預(yù)計(jì)突破哪些難題
1、研究的內(nèi)容
煤的自燃一般要經(jīng)過潛伏期、自燃期、燃燒期這3個(gè)過程，影響煤自燃傾向性的主要因素有煤的吸氧量、含水量、含硫量和煤的粒度,以吸氧量為主。埋藏年代少、質(zhì)變(碳化)程度低以及內(nèi)表面積、內(nèi)部毛細(xì)管豐富,造成了煤的內(nèi)水分高，煤炭?jī)?nèi)水分高,又使細(xì)小煤粉粘滿大粒度的煤炭表面,形成一個(gè)個(gè)小單元,小單元非常容易吸附氧氣并發(fā)生氧化反應(yīng),同時(shí)極不利于水蒸汽的蒸發(fā)和熱量的散發(fā),而容易造成熱量的聚集。煤的吸氧量采用流動(dòng)色譜吸氧測(cè)試法進(jìn)行測(cè)試,應(yīng)用熱導(dǎo)法雙氣路氣相色譜分析檢測(cè)技術(shù),測(cè)定煤對(duì)流態(tài)氧的吸附能力。
2、創(chuàng)新點(diǎn)
本次研究采用煤自燃性測(cè)定儀對(duì)煤樣進(jìn)行了測(cè)定,該儀器利用雙氣路色譜吸氧法測(cè)定煤樣,在低溫條件下吸附流態(tài)氧的數(shù)量,與計(jì)算機(jī)相連,直接讀數(shù),方便快捷,可以在較短的時(shí)間測(cè)定多組煤樣。通過測(cè)定鄂爾多斯煤田范圍內(nèi)的煤樣，用灰色關(guān)聯(lián)分析煤層地質(zhì)參數(shù)與煤樣自燃傾向性的關(guān)聯(lián)度，繪制鄂爾多斯煤田自燃發(fā)火危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域圖，為進(jìn)一步的煤層自燃發(fā)火地點(diǎn)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)研究提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
3、預(yù)計(jì)突破的難點(diǎn)
該方法測(cè)定系統(tǒng)先進(jìn), 操作簡(jiǎn)單, 吸氧量可由色譜處理機(jī)自動(dòng)計(jì)算, 縮短了測(cè)試周期, 提高了工作效率, 但在伴有煤氧化學(xué)吸附和反應(yīng)時(shí), 氧吸附量難以計(jì)算, 且煤的吸附性能亦受煤巖組份、孔隙結(jié)構(gòu)、粒度組成、水分含量等因素的制約，為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，盡可能地模擬地下煤層吸氧過程。
