預氧化煤低溫氧化放熱和動力學特性研究

閆國鋒， 黃興利， 閆振國

（1. 陜西黃陵礦業集團有限公司，陜西 延安 727306；2. 陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727306；3. 西安科技大學 安全科學與工程學院，陜西 西安 710054）

0 引言

煤炭是我國重要的化石能源，給社會發展和人民生活帶來了極大便利，但煤自燃特性嚴重制約了煤炭資源的利用和發展。煤自燃不僅造成煤炭資源大量浪費，而且釋放大量CO2，CH4和NO等溫室氣體，加劇了全球氣候變暖，嚴重影響了我國碳中和目標的達成。當煤礦井下煤自燃失控造成火災時，通常采用封閉火區的方法隔絕氧氣，以防火勢進一步擴散，導致封閉火區內部形成大量氧化煤。氧化煤是指新鮮煤樣與氧氣接觸發生氧化反應，煤溫升高到一定溫度又降至常溫后形成的煤樣。由于氧化煤經歷過一次氧化過程，當其再次氧化時，表現出的自燃特性與原始煤樣有很大差異，導致氧化煤自燃風險增大[1]。例如，封閉火區啟封過程易發生爆炸、采空區遺煤火災頻發及撲滅的煤田火災經過一段時間再次復燃等現象都表明氧化煤自燃風險增大。為解決上述問題，有必要對氧化煤自燃特性進行研究。

許多學者對氧化煤自燃特性進行了研究。文獻[2]為解決采空區大量氧化煤的遺煤自燃問題，利用程序升溫實驗探究了不同氧化溫度的氧化煤自燃過程中氣體產生規律。文獻[3]將煤樣從環境溫度加熱到80，120，160，200 ℃，不同溫度下氧化10 h，并采用程序升溫和傅里葉紅外光譜實驗研究了氧化煤指標性氣體產生和特征官能團變化特性，確定了不同氧化程度氧化煤自燃傾向性規律。……