氧气浓度对含硫无烟煤自燃特性的试验研究

为研究不同氧气体积分数对含硫煤低温氧化自燃的影响,选取山西石港煤业有限责任公司14号和 15号煤层煤样作为试验样品,开展不同氧气体积分数下管式炉程序升温试验.14号和 15号煤样的氧气体积分数分别为 21.0%和 21.0%、12.2%和 12.1%、10.2%和 10.1%、7.1%和 7.2%、5.0%和 5.1%、2.9%和 2.8%,共 6个组别,并联用气相色谱仪分析气体成分.研究了不同氧气体积分数下14号煤样与 15号煤样在低温氧化阶段CO气体与特征温度变化规律.通过计算不同氧气体积分数、不同温度时刻的耗氧速率和放热强度,分析了耗氧速率、放热强度与温度之间的对应关系,并对氧气体积分数为 21%时 14号煤样与 15号煤样耗氧速率和放热强度进行拟合.计算出不同氧气体积分数下 14号煤样与 15号煤样低温氧化表观活化能,分析了氧气体积分数与表观活化能之间的关系,根据煤自燃临界温度及表观活化能变化特性得出了 14号煤样与 15号煤样的自燃临界氧气体积分数值.结果表明:在试验测试范围内(氧气体积分数 2.8%～21.0%,温度 30～300℃),提高氧气体积分数有助于 14号煤样与 15号煤样氧化发展,降低氧气体积分数则抑制其发展,14号煤样的自燃倾向性大于15号煤样,14号和15号煤层自燃临界氧气体积分数分别为5.0%和7.2%;氧气体积分数恒定时,CO释放量、耗氧速率及放热强度均随温度升高而增大,符合指数函数变化规律,同一组别的 14号煤样各温度点的CO释放量、耗氧速率及放热强度均大于 15号煤样,表观活化能和自燃临界温度则小于15号煤样;温度恒定时,随着氧气体积分数的降低,CO释放量、耗氧速率及放热强度减小,表观活化能和自燃临界温度增大;耗氧速率、放热强度随温度变化的拟合曲线及自燃临界氧气体积分数值可为采空区煤自燃特性数值模拟及自燃危险区域划分提供重要参量.