浸水风干对长焰煤氧化燃烧规律的影响

步允川,徐永亮,刘泽健,吕志广,刘 真

(河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003)

在煤炭的开采过程中,煤自燃是多发性灾害之一,容易造成环境污染和资源的大量浪费[1-3]。其中,采空区浸水煤自燃的原因大多为:在上覆采空区进行疏放水的过程中,水浸泡过的遗煤吸氧量成倍增长;在破碎煤遗留的采空区,存在大量的浮煤和煤柱,进行疏放水时发生水气置换致使采空区漏风,水浸泡过的遗煤长期缓慢风干[4-5]。另外,我国西北地区浅埋煤层由于赋存较浅、含水量较大,使得采空区遗煤更易受到水害侵袭导致被淹,浸水风干后的煤样膨胀疏松,致使煤中有机物、无机物溶于水[6-7],再次风干后会发生各种物理化学变化。因此,开展浸水风干周期下煤自燃机制的研究对于我国西北地区浅埋煤层采空区遗煤自燃防治具有重要的工程指导意义。

目前，许多学者对浸水煤的低温氧化性能进行了研究。Song等[8]发现浸水后的长焰煤指示气产量增加、交叉点温度降低,从而导致其自燃风险增加。Li等[9]分别对干燥和湿润后的煤样在变温和恒温情况下的热动力学特性展开了研究,结果表明,干燥后的煤样在湿度较大的时候更容易引发自燃。Sun等[10]研究了煤在固定氧化温度和固定浸水时间下再次氧化后自燃的危险程度,说明了浸水和空气中干燥后的煤比原煤更容易氧化,遗煤经浸水后其孔隙、自由基、官能团均有变化,且风干后二次氧化气体产生量也有明显变化。……