原始赋存水分对煤自燃过程的影响及作用机制研究

刘晓源，张玉龙，张晓昱，王俊峰，周春山

(太原理工大学 a.安全与应急管理工程学院，b.矿业工程学院，c.山西省矿井通风与 火灾防治工程技术研究中心，太原 030024)

煤炭资源是我国国民经济和社会高速发展的基础性能源，在煤矿生产过程中，各种安全生产事故频发，瓦斯、水、火、粉尘等灾害严重威胁着井下工作人员的生命安全和企业财产安全[1]。其中煤炭自燃是我国煤矿安全生产过程中的主要灾害之一[2]。煤炭自燃不仅给煤矿生产带来严重的人力与经济损失，还严重破坏周围自然环境[3]。

煤中水分作为影响煤氧化进程的主要因素之一，对煤自燃过程有重要影响[4-8]。国内外研究者采用不同的研究手段和方法，从不同的角度研究水分对煤自燃过程的影响。关于水分对煤自燃反应的研究归纳起来可分为3类。第一类主要研究原煤中不同水分含量对煤自燃过程的影响。在这类研究中，主要探讨不同水分含量煤样对煤自燃过程的吸氧量、指标气体生成量、温升速率、特征温度和放热强度等影响[9-13]。BEAMISH et al[14]在研究不同水分含量对煤自燃过程R70的影响时发现，R70值随着煤中水分含量的增加而降低；当水分含量为原始水分含量的40%～50%时，煤炭还会发生自热过程；当煤中水分含量高于原始水分含量的50%时，煤氧反应产生的热量主要用来挥发煤中水分，煤炭自燃过程被抑制。第二类主要研究不同形态水分所引起的热量变化。水分吸附热在煤自燃初级阶段起着重要作用。……