周方忠

摘 要：眾所周知，二氧化碳對(duì)自燃可以起到抑制的作用，文中針對(duì)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一些試驗(yàn)，試驗(yàn)中我們?cè)O(shè)計(jì)了一些不同的條件，在這些條件下對(duì)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(duì)待煤氧化的問(wèn)題上，所做出的反應(yīng)，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(lái)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(qiáng)了樣本煤的活化性能，也就是說(shuō)在有二氧化碳的情況下，煤不容易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：二氧化碳；自燃；煤；活化性能；研究

1 總述

近些年來(lái)，我國(guó)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(kāi)采的方法也使用得越來(lái)越頻繁。這樣一來(lái)，開(kāi)采區(qū)煤自燃的發(fā)生率也就越來(lái)越高了。根據(jù)資料顯示，我國(guó)煤礦有超過(guò)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(lái)計(jì)算的。煤產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，主要是兩個(gè)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(gè)就是受到外部環(huán)境的影響：溫度、濕度等，都會(huì)影響煤的自燃速度。我們?cè)趯?shí)際工作中，也發(fā)現(xiàn)，如果在開(kāi)采區(qū)的空氣中注入二氧化碳或是氮?dú)猓蜁?huì)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(duì)自燃可以起到抑制的作用，文中針對(duì)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一些試驗(yàn)，試驗(yàn)中我們?cè)O(shè)計(jì)了一些不同的條件，在這些條件下對(duì)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(duì)待煤氧化的問(wèn)題上，所做出的反應(yīng)，并且產(chǎn)生了不同的影響。接下來(lái)，我們會(huì)針對(duì)這些，來(lái)做些試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)系統(tǒng)

我們?cè)谠囼?yàn)中采用的系統(tǒng)，是我們自行研制的，一個(gè)名為煤自燃程序升溫氧化系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括三大方面：一是供氣系統(tǒng)；二是程序升溫試驗(yàn)箱；三是氣樣采集分析系統(tǒng)。下面我們分別來(lái)簡(jiǎn)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(yù)熱系統(tǒng)等等。我們?cè)谠囼?yàn)中所需要的氣體流量不超過(guò)100mL/min，但最小也不能少于10mL/min。有時(shí)一些外部混入的氣體會(huì)對(duì)我們的試驗(yàn)造成影響，因此我們對(duì)氣體在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，就采用銅管對(duì)它進(jìn)行加熱，這樣一來(lái)，氣體的溫度與樣本的溫度就會(huì)達(dá)到一致。

2.2 程序升溫試驗(yàn)箱

程序升溫試驗(yàn)箱，主要還是用來(lái)對(duì)樣本進(jìn)行升溫。把樣本升溫到我們?cè)囼?yàn)所需要的設(shè)定溫度，并保持溫度的均勻。

2.3 氣樣采集分析系統(tǒng)

通過(guò)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(yīng)后，由排氣系統(tǒng)排出，這時(shí)就會(huì)使用氣樣采集分析系統(tǒng)，來(lái)進(jìn)行分析。

3 二氧化碳和氮?dú)鈱?duì)煤自燃影響的程序升溫靜態(tài)試驗(yàn)

3.1 煤樣的制取

通過(guò)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(yàn)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(shí)，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(shè)定溫度。根據(jù)要求，把升溫控制器的溫度調(diào)整為20-110℃，升溫速率為0.3 ℃ /min。

（4）打開(kāi)程序升溫試驗(yàn)箱開(kāi)關(guān)。根據(jù)要求，機(jī)器設(shè)置每當(dāng)溫度達(dá)到50、70、90、110℃時(shí)，升溫暫時(shí)停止，并從樣本瓶中抽取少量氣體，并進(jìn)行測(cè)定，得到各參數(shù)。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

（1）每當(dāng)溫度達(dá)到50、70、90、110℃時(shí)，升溫暫時(shí)停止30秒，我們可以看到，樣本煤瓶中注入二氧化碳?xì)怏w時(shí)，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(dāng)溫度達(dá)到50、70、90、110℃時(shí)，升溫暫時(shí)停止1分鐘，我們可以看到，樣本煤瓶中注入二氧化碳?xì)怏w時(shí)，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(shí)，更慢，也就是說(shuō)二氧化碳的防滅火效果是比較好的。

4 結(jié)論

近些年來(lái)，我國(guó)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(kāi)采的方法也使用得越來(lái)越頻繁。這樣一來(lái)，開(kāi)采區(qū)煤自燃的發(fā)生率也就越來(lái)越高了。根據(jù)資料顯示，我國(guó)煤礦有超過(guò)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(lái)計(jì)算的。煤產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，主要是兩個(gè)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(gè)就是受到外部環(huán)境的影響：溫度、濕度等，都會(huì)影響煤的自燃速度。我們?cè)趯?shí)際工作中，也發(fā)現(xiàn)，如果在開(kāi)采區(qū)的空氣中注入二氧化碳或是氮?dú)?，就?huì)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(duì)這些，做了些試驗(yàn)。

我們可以看到，二氧化碳對(duì)自燃可以起到抑制的作用。試驗(yàn)中我們?cè)O(shè)計(jì)了一些不同的條件，在這些條件下對(duì)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(duì)待煤氧化的問(wèn)題上，所做出的反應(yīng)，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(lái)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(qiáng)了樣本煤的活化性能，也就是說(shuō)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(xiàn)：

[1] 鮑慶國(guó).煤自燃理論及防治技術(shù)[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(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員，2016.

[3] 李林.自然活化機(jī)理及自燃過(guò)程實(shí)驗(yàn)研究[M].重慶大學(xué)，2013.

[4] 李士戎.二氧化碳抑制煤炭氧化自燃性能的實(shí)驗(yàn)研究[D].西安科技大學(xué)，2017.