水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構變化規(guī)律研究.pdf

1、分類號：TD75密級：碩士學位論文水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構變化規(guī)律研究水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構變化規(guī)律研究StudyonMicrostructureVariationofSoakedBitumiteonLowTemperatureOxidationProcess申請人姓名申請人姓名:何勇軍何勇軍指導教師指導教師:鄧軍專業(yè)名稱專業(yè)名稱:安全科學與工程安全科學與工程研究方向研究方向:煤火災害防治煤火災害防治西安科技大學西安科技大

2、學二〇一六年六月二〇一六年六月論文題目：水浸煙煤低溫氧化過程中微觀結(jié)構變化規(guī)律研究專業(yè)：安全科學與工程碩士生：何勇軍（簽名）指導教師：鄧軍（簽名）摘要西部地區(qū)作為我國重要的能源戰(zhàn)略儲備地，煤炭資源儲量豐富，但是其中90%左右的煤質(zhì)為變質(zhì)程度較低的煙煤，且所開采煤層的自燃傾向性絕大部分為自燃或者易自燃煤層。在其下層工作面開采過程中，通常采用探水和疏水措施來防治采空區(qū)積水水害，這樣易形成漏風供氧通道，使遺煤長久處于浸水狀況，導致煤體發(fā)生變化

3、，從而加大采空區(qū)浮煤氧化自燃危險性，容易引起采空區(qū)內(nèi)遺煤的自燃。為了掌握水浸煙煤自燃機理，本文以西部典型礦區(qū)煙煤煤樣為主要研究對象，采用實驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，對原始煙煤煤樣與浸水干燥煙煤煤樣在低溫氧化過程中微觀物理結(jié)構和化學結(jié)構進行綜合實驗研究，探究水浸煙煤自燃微觀機理，對阻化及有效防治技術的研究具有重要的理論指導意義。借助工業(yè)分析實驗、掃描電鏡實驗及比表面積測定實驗等，分析了煤樣的比表面積、總孔容和平均孔徑與煤樣自身變質(zhì)程度

4、之間的關系，研究了原始煤樣和水浸干燥后煤樣的微觀表面物理結(jié)構，結(jié)果表明：水浸干燥后的煙煤其表面的孔隙和裂隙結(jié)構增大且數(shù)量明顯增多，總孔容與比表面積相似較原始煙煤煤樣均有減小，平均孔徑增大，孔隙和裂隙連通性更好，有利于對氧氣的吸附，加大了煙煤的氧化自燃性。通過XRD衍射實驗，研究在三種不同實驗條件下的原始煙煤和浸水干燥煙煤煤分子中的微觀晶體結(jié)構特征的變化規(guī)律，得出煤的變質(zhì)程度、不同氧化溫度和煤樣本身粒度對水浸煙煤芳香微觀晶體結(jié)構變化的影響

5、規(guī)律。采用FTIR紅外光譜實驗，對原始煙煤及水浸干燥煙煤進行不同變質(zhì)程度和不同氧化溫度的紅外光譜特征分析研究，結(jié)果表明：煤分子中含量最大官能團的是含氧官能團，其次是脂肪烴和羥基，含量最小的官能團是芳香烴；在低溫氧化過程的前期，水浸煤煤分子中的芳香核結(jié)構相對比較穩(wěn)定，基本不參與復合反應，而脂肪烴和含氧官能團的反應活性較強，其中的甲基、亞甲基、羧基、醚鍵和芳香醚氧鍵容易與氧發(fā)生復合反應，這些基團可能是煤氧復合發(fā)生自燃的誘導因素，導致煤樣自燃