瓦斯对煤自燃过程中官能团演变的影响
2021-08-04郑万成
能源与环保 2021年7期
刘 超,郑万成,张 镭,赵 波
(1.四川省煤炭设计研究院,四川 成都 610031; 2.云南省煤炭产业集团有限公司,云南 昆明 650000;3.河南省煤炭科学研究院有限公司,河南 郑州 450001)
煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料[1-2]。我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点,决定了煤炭资源在我国一次能源消费中的主体地位[3-4]。近年来,虽然我国煤矿安全形势逐年向好,但仍有群死群伤事故发生[5-6]。统计数据表明,全国72.1%的煤矿存在自然发火的隐患,50%~70%的煤层属于高瓦斯煤层,而具有瓦斯与煤自燃复合灾害的煤矿占比高达32.3%,且随着采深的增加,这一比例还在不断扩大。随着煤矿进入深部开采,瓦斯含量及压力同步增大,煤层及环境温度也有一定程度增加,导致瓦斯与煤自燃复合灾害日趋严重,已经成为制约煤矿安全高效生产的重要因素[7-9]。煤氧复合反应是煤自燃的本质,煤氧吸附则是煤自燃的基础[10-12]。氧化气氛中含有瓦斯势必会影响煤氧吸附过程,进而对煤自燃进程产生影响;而这种影响又会通过煤体内部化学官能团的演变呈现出来。因此,探究煤自燃过程中瓦斯对煤体内部不同种类官能团的影响规律,对于揭示复合灾害中瓦斯对煤自燃进程的作用机制具有重要意义。
目前,针对瓦斯对煤自燃灾害影响研究较多,诸如夏同强等[13]通过物理实验、数值模拟及理论分析等方法研究了瓦斯与煤自燃复合灾害共生条件及致灾机理,提出了裂隙场、温度场、瓦斯流场及氧气浓度场是复合灾害形成的充要条件;……
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