[发明专利]一种煤田火区治理的复燃预判测试方法

说明书

本发明涉及一种煤田火区治理的复燃预判测试方法，根据煤田火区治理后煤火的环境条件，引入了在不同氧气浓度下，煤在不同温度点停止燃烧时残余物的可燃组分指标以表征煤田火区治理的复燃特性。在具体操作时，首先利用热重分析仪将破碎筛选的煤样进行不同氧气浓度状态下的程序升温燃烧特性分析，而后通过傅里叶变换红外光谱仪获得同等条件下煤燃烧过程的原位红外三维谱图，基于以上实验数据计算出复燃指标，用以表征不同温度和氧气浓度条件下煤燃烧停止时残余煤结构的复燃性强弱，即能够预判不同燃烧状态煤田火区治理后的复燃能力大小，指导煤田火区治理防复燃工作的开展，可广泛应用于煤田火区治理技术领域。

技术领域

本发明涉及煤田火区治理技术领域，适用于在煤田火区治理时，判别不同燃烧条件下火区煤燃烧剩余结构的复燃可能性大小，具体是指一种煤田火区治理的复燃预判测试方法。

背景技术

我国煤田火灾十分严重，煤田发火后沿着煤层逐步发展成对煤炭资源和周围环境造成较大危害的大面积煤燃烧现象，也称地下煤火或煤火。在煤田火灾实际发生的过程中，受供风条件的限制，地下煤层多处于高温阴燃状态，即同时发生煤及煤焦结构氧化和热解的竞相作用，其残余结构组分随氧浓度和温度的改变处于动态变化之中。

热分析是目前研究煤热解及燃烧特性最常用的测试技术，主要包括热重分析、差热分析和差热扫描。热分析技术由于具有数据精确采集、多反应条件控制和人实验可重复性等特点，使其在煤这种复杂非均质结构的升温热解及燃烧特性测试方面具有很好的应用性。前人为了有效评定煤热解过程中半焦的再燃特性，基于半焦中残余挥发份含量建立了半焦热解度指标。然而，相比煤热解半焦的再燃特性指标，煤燃烧过程中涵盖的反应过程更复杂，不仅包括结构热解，还涉及结构氧化，随燃烧环境中氧浓度和温度的变化，两条反应路径在不同燃烧阶段的竞相比例也不断演变，造成残余结构及其复燃特性的改变。

目前对于不同温度、氧气浓度条件下煤燃烧停止时剩余煤结构的复燃性强弱问题，以及对不同燃烧状态煤田火区治理后的复燃能力大小的预判，还没有相关研究问世。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种煤田火区治理的复燃预判测试方法，包括以下步骤：

(1)在真空条件下取煤田火区原生煤块的中心部分进行破碎，筛分出颗粒粒径为0.053～0.075mm之间的煤粉，而后在110℃下的真空干燥箱中干燥至恒重，得到干燥基煤样；

(2)取步骤(1)中重量为M₀的干燥基煤样置于热分析仪氧化铝坩埚中，并在氮气吹扫下，以2℃/min的温升率由25℃升至1000℃后恒温加热，直至煤样热解至恒重，记恒重时样品重量为M_+coal，得到干燥基煤样挥发分含量A_vcoal＝(M₀-M_+coal)/M₀；

(3)将步骤(2)中的氮气吹扫切换为干空气吹扫，保持1000℃恒温，使剩余物燃烧至恒重，记恒重时样品重量为M_dcoal，得到干燥基煤样灰分含量A_dcoal＝M_dcoal/M₀，以及得到干燥基煤样固定碳重量M_Fccoal＝M_+coal-M_dcoal；

(4)取步骤(1)中重量为M₀的干燥基煤样置于热分析仪氧化铝坩埚中，以2℃/min的温升率由25℃起升温，并在氧气浓度为C_O2的氧气-氮气混合气体吹扫下燃烧至恒重，记恒重时样品重量为M_dchar，得到在不同温度下干燥基煤样燃烧剩余物结构重量M_Tchar及相应的煤焦灰分含量A_dchar＝M_dchar/M_Tchar；