[发明专利]一种煤自燃倾向性的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤自燃倾向性的测定方法，适用于煤矿煤层的自燃倾向性的定性与分类。

背景技术

煤炭自燃是我国煤矿安全生产面临的主要灾害之一，我国有自燃倾向性的煤层占开采煤层总数的79.93％，国有重点煤矿可采厚煤层的矿井基本上都存在自然发火的问题。煤自燃倾向性的测定是矿井能有效开展防灭火工作的前提。目前，煤自燃倾向性的测定方法：国外主要有绝热氧化法(美国、澳大利亚等)、高温活化能法(波兰)、交叉点温度法(印度、土耳其等)等；国内现行的测定方法是色谱吸氧法，该法以每克干煤在常温(30℃)、常压(1.0133×10⁵Pa)下的吸氧量作为主要指标对煤自燃倾向性进行分类。国外采用的绝热氧化方法测试周期较长(往往需要十几个小时甚至几十个小时)，测试条件苛刻；高温活化能法、交叉点温度法反映的是煤在较高温度(通常＞140℃)条件下的氧化自热特性，无法反映包括低温氧化阶段在内的整个氧化自燃过程。国内采用的方法存在以下不足：首先，煤对氧气的物理吸附量仅与煤的表面性质和孔隙结构有关，并不能反映出煤自燃低温缓慢氧化阶段和加速氧化的综合特性；其次，常温下煤的吸氧量并不代表参加氧化反应的氧气量，参加氧化反应的氧气量主要取决于煤结构中活性基团的种类和数目；第三，分类标准不统一，不同的可燃无灰基挥发分分类标准不一致，会因可燃无灰基挥发分在临界值允许误差范围内的波动致使倾向性测试结果严重误判。

发明内容

本发明的目的是根据已有技术存在的问题，提出一种方法简单，操作方便，定量分析，测定准确度高，耗时较短的煤自燃倾向性测定方法。

本发明的煤自燃倾向性的测定方法如下：

(1)取新鲜煤样进行破碎，筛分取颗粒直径为0.18mm～0.38m的煤样，对煤样进行干燥处理后放入煤样罐内；

(2)将煤样罐放入测试箱内，向煤样罐内通入较高稳定流量的干空气，同时将测试箱设定为40℃恒温运行；

(3)当测煤样升温达到40℃时，将较高稳定流量的干空气流量调低并保持稳定，将测试箱设定为固定速率的程序升温，同时开启与测试箱相连的数据采集器对测试箱和煤样的温度进行数据采集；

(4)用气相色谱仪测试煤样温度达到设定值时煤样罐出气口的气体，记录氧气浓度C数据，将通入煤样罐的干空气流量调整为之前的较高稳定流量；

(5)当数据采集器显示采集的煤样温度超过测试箱温度时停止数据采集，并记录数据采集器中显示的煤样交叉点温度T的值；

(6)将氧气浓度C和交叉点温度T代入下列公式计算得到煤自燃倾向性判定指数I值，

I＝40×(0.6×I_C+0.4×I_T)-300

式中：I为煤自燃倾向性判定指数；

IC=100C-15.515.5×100;]]>IT=T-140140×100;]]>

I_C为煤样罐出气口氧气浓度指数；

I_T为煤在程序升温条件下交叉点温度指数；

设定煤自燃倾向性判定指数I＜600为容易自燃煤层，600≤I≤1200为自燃煤层，I＞1200为不易自燃煤层；根据计算得到的煤自燃倾向性判定指数I的值，即可确定煤的自燃倾向性。

所述放入煤样罐内的煤样干燥处理的温度控制在50℃以下；所述向煤样罐内通入较高稳定流量的干空气流量为96ml/min；较低流量为8ml/min；所述测试箱设定的固定程序升温速率为0.8℃/min；所述用气相色普仪测试煤样罐出气口气体时，煤样温度的设定值为70℃。