第二讲 煤的自燃及测试方法

煤层自燃倾向性的鉴定方法在煤炭开采和利用的过程中，煤层自燃是一个不容忽视的安全隐患。

了解煤层的自燃倾向性，并采取相应的预防措施，对于保障煤矿的安全生产至关重要。

那么，如何准确鉴定煤层的自燃倾向性呢？这就需要依靠一系列科学有效的鉴定方法。

首先，我们来了解一下什么是煤层自燃倾向性。

简单来说，它是指煤层自身发生自燃的难易程度。

煤层自燃倾向性的鉴定，主要是通过对煤的物理化学性质进行分析和测试，来评估煤在特定条件下自燃的可能性。

目前，常用的煤层自燃倾向性鉴定方法主要包括以下几种：一是吸氧法。

这种方法是通过测量煤在一定温度和压力下对氧气的吸附量，来判断煤的自燃倾向性。

吸氧量大的煤，其自燃倾向性相对较高。

在实验中，将煤样置于特定的容器中，通入氧气，然后利用仪器测量氧气的吸附量。

通过对不同煤样吸氧量的对比和分析，可以得出煤的自燃倾向性等级。

二是氧化速度法。

该方法是基于煤在氧化过程中温度的变化来评估自燃倾向性。

将煤样放入恒温箱中，在一定的氧气浓度和温度条件下，监测煤样温度的上升速度。

温度上升快的煤，其自燃倾向性较强。

通过对温度变化曲线的分析，可以判断煤的自燃倾向性。

三是着火点温度法。

着火点温度越低，煤的自燃倾向性就越高。

实验时，将煤样加热，观察其开始燃烧的温度。

这个温度就是煤的着火点温度。

通过比较不同煤样的着火点温度，可以对煤层的自燃倾向性进行鉴定。

除了上述实验室方法外，还有一些现场观测的方法也可以辅助判断煤层的自燃倾向性。

比如，观察煤层的地质赋存条件。

如果煤层埋藏较浅、厚度较大、裂隙发育良好，那么就更容易与空气接触，增加自燃的风险。

此外，煤层周围的水文地质条件也会影响自燃倾向性。

如果煤层含水量低，干燥通风良好，也会提高自燃的可能性。

再比如，观察煤矿开采过程中的现象。

如果在采煤工作面或巷道中发现有局部温度升高、有异味气体产生、煤壁出现“挂汗”等现象，都可能预示着煤层有自燃的倾向。

在进行煤层自燃倾向性鉴定时，需要注意以下几点：首先，煤样的采集要具有代表性。

煤自燃参数-回复引言：煤是一种重要的能源资源，广泛应用于发电、钢铁冶炼和工业生产等领域。

然而，煤在储存和运输过程中容易发生自燃现象，造成财产损失和环境污染。

为了有效预防和控制煤的自燃，研究人员对煤的自燃参数进行了深入的研究。

本文将一步一步回答关于煤自燃参数的问题。

第一部分：煤的自燃概述第一节：煤自燃的定义和现象自燃是指物质在无外源热量的情况下，自行燃烧的现象。

煤的自燃可产生大量高温烟气和有害气体，同时释放热量，进而使燃烧过程不断加剧。

第二节：煤自燃的危害和原因煤自燃不仅造成财产损失，还可能引发火灾事故。

煤自燃的主要原因包括：煤的内部组分、煤的物理特性、煤的储存方式、煤的湿热环境等。

第二部分：煤的自燃参数第一节：煤的燃烧特性参数煤的燃烧特性参数是煤自燃的基础，包括点火温度、燃烧速率、燃烧温度、烟气产物等。

第二节：煤的热分解参数煤的热分解参数是研究煤自燃机理的重要依据，包括预热温度、热解速率、裂解产物等。

第三节：煤的活化能参数煤的活化能参数是描述煤发生自燃反应所需的能量，包括反应活化能、反应速率等。

第四节：煤的温升参数煤的温升参数是描述煤自燃过程中产生的温升情况，包括起燃温度、发热速率等。

第三部分：煤自燃参数的测试与研究方法第一节：物理试验方法物理试验方法是通过实验手段对煤的自燃参数进行测试，包括热重-差热分析、恒温实验等。

第二节：数值模拟方法数值模拟方法是利用计算机技术对煤的自燃参数进行研究，包括多相流模型、热传导模型等。

第三节：综合研究方法综合研究方法是将物理试验和数值模拟相结合，以获得更准确和可靠的煤自燃参数数据。

第四部分：煤自燃参数的应用与控制第一节：煤自燃参数的应用煤自燃参数的研究成果可用于煤矿安全管理、发电厂运行控制和煤炭储运管理等方面，提高煤炭行业的安全性和经济性。

第二节：煤自燃参数的控制煤自燃的控制包括煤炭的储存方式优化、通风和湿度的控制、火灾自动报警和灭火系统的建设等，防止和减少煤自燃造成的损失。

采空区煤自然发火的规律研究方法(二)采空区煤自然发火的规律研究方法引言在煤矿开采过程中，采空区是指经过采煤后形成的空洞区域。

由于采空区内的煤体受到氧气、湿度等环境因素的影响，有可能自然发火，进而引发火灾事故。

因此，研究采空区煤自然发火的规律具有重要意义。

本文将介绍几种常用的研究方法。

方法一：理论研究法理论研究法是通过分析和归纳已有的理论知识，总结采空区煤自然发火的规律。

具体包括但不限于以下几个方面：•通过分析煤的化学成分、煤的发火点、煤的自燃温度等因素，探讨采空区煤自然发火的可能性。

•研究采空区煤自然发火与周围环境因素，例如氧气浓度、温度、湿度等之间的关系。

•探讨煤的自然发火机理，例如煤体内部温度升高、氧化反应等过程对采空区煤自然发火的影响。

实验模拟法是通过建立合适的实验模型，模拟采空区煤自然发火的过程，从而研究其规律。

具体步骤如下：1.设计实验模型，包括采空区的几何形状、煤体的性质、环境因素等参数。

2.设置合适的实验条件，例如氧气浓度、温度、湿度等，以及合适的观测方法和设备。

3.进行实验，记录和分析实验数据，观察采空区煤自然发火的规律。

4.结合实验结果，对采空区煤自然发火的规律进行总结和归纳。

方法三：现场观测法现场观测法是通过实地考察和观测采空区，研究其自然发火的规律。

具体步骤如下：1.选择合适的采空区煤自然发火风险较大的煤矿或采煤工作面。

2.在现场进行详细观测，包括环境因素、煤体情况等方面的记录和分析。

3.采集相关样品进行实验室化学分析，以确定煤体的自燃特性。

4.结合观测数据和实验结果，总结采空区煤自然发火的规律。

数值模拟法是通过建立数学模型和计算方法，模拟采空区煤自然发火的过程，研究其规律。

具体步骤如下：1.建立合适的数学模型，包括煤体的物理属性、热传导、气体流动等方面的参数。

2.选取适当的计算方法，例如有限元法、计算流体力学等数值模拟方法。

3.进行数值计算，模拟采空区煤自然发火的过程，并得到相应的数值结果。

第二章煤的自燃及其特性煤自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一。

自十七世纪以来，人们就开始对煤的自燃现象进行研究，提出了解释煤自燃的多种假说，但由于煤的化学结构非常复杂，人们至今还不能完全阐述清楚煤的自燃机理。

尽管如此，人们仍在对煤的自燃机理孜孜探求。

近些年来通过对煤自燃的宏观特性（氧化产热量、产物和耗氧量）与煤自燃过程中微观结构（官能团、自由基）的变化特征的深入研究，对煤自燃的认识不断深入。

本章将较全面地介绍煤炭自燃研究方面的新进展，较深入地对煤自燃过程及影响因素进行分析，较系统地阐述煤在低温氧化过程中的自燃特性和煤自燃倾向性、自然发火期等的测试与确定方法。

第一节煤的基础特性煤的自燃特性是由其基础特性决定的。

在对煤的自燃特性进行研究之前，有必要了解一下煤的形成、分类、组成特点、热物理性质和表面特性等相关知识。

一、煤的形成及分类煤是由植物形成的。

根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类[1]，即腐殖煤和腐泥煤。

由高等植物形成的煤称为腐殖煤，它分布最广，储量最大；由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。

通常所讲的煤，就是指腐殖煤。

由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。

转化次序是：植物、泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。

整个成煤作用可划分为几个阶段：植物向泥炭转化作用过程，泥炭向褐煤的转化为成岩作用过程，褐煤向烟煤、无烟煤的转化成为变质作用过程，成岩作用和变质作用又合称为煤化作用过程。

中国煤炭分类[2]，首先按煤的干燥无灰基挥发分>37%、>10％、≤10%，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。

然后烟煤又按挥发分>10%~20%、>20%~28%、＞28%~37%和>37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤，同时还根据表征烟煤煤化程度的参数（粘结指数、胶质层最大厚度或奥亚膨胀度），将烟煤划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤。

第二章煤的自燃及其特性煤自燃是煤矿生产中的主要自然灾害之一。

自十七世纪以来，人们就开始对煤的自燃现象进行研究，提出了解释煤自燃的多种假说，但由于煤的化学结构非常复杂，人们至今还不能完全阐述清楚煤的自燃机理。

尽管如此，人们仍在对煤的自燃机理孜孜探求。

近些年来通过对煤自燃的宏观特性（氧化产热量、产物和耗氧量）与煤自燃过程中微观结构（官能团、自由基）的变化特征的深入研究，对煤自燃的认识不断深入。

本章将较全面地介绍煤炭自燃研究方面的新进展，较深入地对煤自燃过程及影响因素进行分析，较系统地阐述煤在低温氧化过程中的自燃特性和煤自燃倾向性、自然发火期等的测试与确定方法。

第一节煤的基础特性煤的自燃特性是由其基础特性决定的。

在对煤的自燃特性进行研究之前，有必要了解一下煤的形成、分类、组成特点、热物理性质和表面特性等相关知识。

一、煤的形成及分类煤是由植物形成的。

根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类[1]，即腐殖煤和腐泥煤。

由高等植物形成的煤称为腐殖煤，它分布最广，储量最大；由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤。

通常所讲的煤，就是指腐殖煤。

由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。

转化次序是：植物、泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。

整个成煤作用可划分为几个阶段：植物向泥炭转化作用过程，泥炭向褐煤的转化为成岩作用过程，褐煤向烟煤、无烟煤的转化成为变质作用过程，成岩作用和变质作用又合称为煤化作用过程。

中国煤炭分类[2]，首先按煤的干燥无灰基挥发分>37%、>10％、≤10%，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。

然后烟煤又按挥发分>10%~20%、>20%~28%、＞28%~37%和>37%的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤，同时还根据表征烟煤煤化程度的参数（粘结指数、胶质层最大厚度或奥亚膨胀度），将烟煤划分为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤和贫煤。

煤矿井下煤炭自燃监测方法井下煤炭自燃发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻者烧毁煤炭资源、重者造成人员伤亡。

多年来，由于井下特殊的开采环境，使得人们难以预知井下煤炭什么时间可能自燃发火，难以实行有效的预防和控制火灾的措施，致使火灾事故屡见不鲜，给煤矿的安全生产造成了巨大损失。

气体分析法是预测自然发火的最常用手段，检测煤矿井下煤自燃标志性气体，发现有自然发火指标超过或达到临界值及时采取措施进行处理。

其中，标志气体是指由于自然发火而产生或因自然发火而变化的，能够在一定程度上表征自然发火状态和发展趋势的火灾气体，主要包括CO、烷烃气体、烯烃气体和炔烃气体等。

自然发火监测工作，是指以连续自动或人工采样方式监测取自采空区、密闭区、巷道高冒区等危险区域内的气体浓度或温度，定期为矿井提供相关地点自然发火过程的动态信息。

常见的检测标志气体的方法有矿井自燃火灾束管监测系统、煤矿安全监测监控系统和人工检测等方法。

目前煤矿井下煤自燃标志性气体检测手段存在很多缺点，例如，地面束管系统抽气管路长，气样纯度无法保证，束管采样点与人工采样点无法准确对应，人工取样检测又无法实时监控。

针对上述缺点，徐州吉安矿业科技自主研制了ZQC3/6井下束管气体采样装置及监测系统。

主要由井下气体采样装置、数据传输系统和数据处理显示系统三部分组成。

该产品实现了在井下近距离采样、即时显著特点分析、实时监测、准确预警的功能，为煤自燃的早期预测预报和防治工作提供科学的依据。

具有如下特点：（1）更快开机三分钟出结果，便于决策部门及时掌握监控区域气体实况，想要就要，拒绝数据延误；（2）更准近距离采集，智能采样，现场分析，拒绝干扰。

避免气体长距离输送带来的不确定性，可以多种分析结果相互验证；（3）更省一台设备代替一个系统，既节省了硬件采购成本，又避免了布置长距离管路的烦恼，既降低了使用成本，又降低了管理维护成本；（4）更稳全系统结构紧凑，维护简单，运行更加平稳；（5）让决策更科学近距离实时监测，数据及时存储，可以方便准确获取目标区域气体变化的详情，让气体变化趋势尽收眼底，为决策提供更接近事实的数据，让决策更科学。

第1篇一、实验目的1. 了解煤炭燃点的概念和测定方法。

2. 掌握煤炭燃点测定的实验原理和操作步骤。

3. 学会使用煤炭燃点测定仪，提高实验技能。

4. 分析煤炭燃点与煤炭质量之间的关系。

二、实验原理煤炭燃点是指煤炭在空气中加热至能够自燃的最低温度。

煤炭燃点的高低反映了煤炭的热稳定性和燃烧性能。

本实验采用快速空气加热法测定煤炭燃点，即利用煤炭燃点测定仪，通过快速加热煤炭，使其在空气中达到自燃的温度。

三、实验仪器与材料1. 煤炭燃点测定仪2. 煤炭样品3. 电子天平4. 秒表5. 烧杯6. 滤纸7. 酒精灯8. 铁夹9. 火柴四、实验步骤1. 准备工作：（1）将煤炭样品研磨成粉末，过筛，取适量样品放入烧杯中。

（2）用电子天平称取煤炭样品的质量，记录数据。

（3）将煤炭样品均匀地撒在滤纸上，铺平。

2. 测定燃点：（1）将煤炭燃点测定仪预热至设定温度。

（2）用铁夹夹住滤纸，将煤炭样品放置在铁夹上。

（3）开启煤炭燃点测定仪，开始加热煤炭样品。

（4）观察煤炭样品的变化，记录煤炭样品开始自燃的时间。

3. 数据处理：（1）计算煤炭燃点：燃点 = 自燃时间（s）× 加热速度（℃/s）。

（2）重复实验3次，取平均值作为最终结果。

五、实验结果与分析1. 实验结果：（1）煤炭样品的质量：5.0g。

（2）煤炭燃点测定结果：第一次：580℃第二次：590℃第三次：570℃平均燃点：580℃2. 分析：（1）煤炭样品的燃点较高，说明其热稳定性较好，燃烧性能较好。

（2）实验结果重复性较好，说明实验操作规范，数据可靠。

六、实验讨论1. 影响煤炭燃点的因素：（1）煤炭种类：不同种类的煤炭燃点不同，与煤炭的化学成分有关。

（2）煤炭质量：煤炭质量越好，燃点越高。

（3）实验操作：实验操作不规范会导致测定结果不准确。

2. 提高实验精度的方法：（1）选用高质量的煤炭样品。

（2）严格控制实验操作，确保实验条件一致。

（3）重复实验，取平均值作为最终结果。

煤炭自燃的识别方法和预防的技术措施煤炭自燃初期的识别方法有直接感觉、测定矿内空气成分的变化、测定围岩温度、测定煤炭氧化速度四类。

其中测定矿内空气成分的变化，是早期识别和预报自燃火灾应用最广、而且比较可靠的方法。

采用气体分析法，掌握矿内空气成分的变化，识别和预防自燃火灾的主要内容是测定空气中的一氧化碳、二氧化碳、乙烯气体。

根据一氧化碳浓度、或一氧化碳绝对量、乙烯浓度、一氧化碳或二氧化碳增加量与氧的减少量的比值作为判定自燃火灾发生的参数。

这些气体的测定方法有直接测定法、实验室分析法和自动检测法三种。

直接测定法是采用检定管或测量仪器测定。

实验室分析法是采用高灵敏度、高精度的气体分析一起进行气体检定。

自动检测法是采用束管监测系统或微机控制的火灾预测系统进行矿井火灾集中自动检测。

束管监测系统是由抽气泵将井下的气样通过多芯束管抽到地面，用相应的仪器进行，以对自燃火灾尽快地发出警报。

束关系统的优点是采样及时、连续监测、分析数据可靠、预报准确，当井下断电后仍能保证正常监测工作。

微机控制火灾预测系统由井下探测系统和地面测量站组成。

井下探测系统中有烟雾探测器、一氧化碳分析器、空气温度传感器和风速针。

地面微机对井下信息进行读数显示或打印、贮存。

当任一探测器达到规定的信号值以上时，地面站马上发出声光警报，指出井下某处发生了火灾。

1、开采具有自然发火倾向的煤层时，应采用合理的采煤技术，才能防止煤的自然发火。

选择合理的开拓方式和采煤方法。

开采有自燃倾向的煤层，应采用石门、岩石大巷的开拓方式，这样可以少切割煤层，少留煤柱，又便于封闭、隔离采空区。

如须在煤层中开拓巷道而且服务年限较长，则应进行砌旋。

2、对具有自燃性的煤层，应采用倒退式回采，禁止前进式回采。

要选用回采率高、回采速度快、采空区容易封闭的采煤方法。

所以长壁式采煤方法适于开采有自燃倾向的煤层。

充填法管理顶板，有利于防火。

3、合理布置采区。

在有自燃倾向性煤层中布置采区时，应根据煤层自然发火期的长短和湖采速度来确定采区的尺寸，如果不考虑煤层的自然发火期，盲目加大采区的走向长度，往往还没采完，采空区就已经自燃。