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东欢坨煤矿煤层赋存CO影响因素分析

  • 发布时间:2007年01月13日
  • 作者:朱令起,王月红,郭立稳
  • 来源:朱令起,王月红,郭立稳
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1 引言

在煤层开采过程中经常会发生CO超限的现象,除爆破和爆炸生产的CO外,通常认为CO来源于煤层发生了自然发火或其他火灾,极少考虑到煤层本身赋存CO的情况。随着科学技术的不断发展和检测手段的改进,许多矿井逐渐发现开采中CO超过《煤矿安全规程》的有关规定不全是因为发生了火灾,而是煤层中赋存有CO

在开滦东欢坨煤矿过去发现CO超限以后总是认为煤层发生了自然发火为,后来在钻孔过程中又发现了CO超限的现象。经观测初步判定为煤层可能赋存CO,后又采取措施在深孔内进行观测,排除了因开采破坏造成的煤体氧化的可能,确定煤体确定赋存有CO

由于CO的浓度常作为煤层自然发火是否存在判断依据,它的存在常常干扰自然发火的预测预报,而且CO是有毒有害气体,超量的CO将对人的生命安全造成严重威胁。对煤层赋存CO影响因素的研究将有利于治理CO,保证安全生产。

2
 实验结果及其分析

2.1
 实验结果

为了探寻东欢坨煤矿煤层赋存CO的规律,我们分别在主采煤层8煤层、9煤层、11煤层和12煤层采取了8个煤样进行了煤样的工业分析、显微煤岩分析、元素分析以及煤样吸附CO实验

2.2
工业分析指标及其关联性分析

 煤层的工业分析是煤层质量的主要指标。在煤层气评价中,工业分析是其它分析的基础。煤层工业分析的4个指标水份(M)、灰分(Aad)、挥发分(V)、和固定碳(FC)之间存在着内部联系。

  为了定量的表示吸附量与煤样工业分析中的挥发分(干燥无灰基)、灰分、固定碳(干燥无灰基)之间的有关系,利用QM软件对实验数据进行了拟合, 说明该方程拟合程度比较好,能够反映出工业分析中各数据与CO吸附量之间变化规律,从而说明了东欢坨煤矿各煤层工业分析指标同CO吸附量之间成良好的线性关系,即:挥发分、灰分与吸附量之间成反比关系,干燥无灰基固定CCO吸附量之间成正比关系。


煤层对CO的吸附量随着固定碳的百分含量的增加而增加,挥发分的百分含量的减少而降低,灰分百分含量的增加而降低。其中吸附量受固定碳的百分含量、挥发分的百分含量影响较大,受灰分百分含量影响较小。

2.3
元素分析

  煤的元素分析对煤层吸附CO也存在很大的关系。煤的元素分析主要是测定煤中的CHONS的发含量,从实验数据可见,在东欢坨煤矿的2198工作面和2184工作面的煤样的C/H比较接近,但其O2含量有较大程度的差异。CO含量较高的2184煤层中O2含量明显高于2198煤层的O2含量,说明此煤层的氧化能力较强,可能和煤中的C发生氧化反应生成CO


  对东欢坨煤矿各煤层的实验结果进行分析可见,煤层对CO的吸附量先随着C/H的增加而降低,然后随着C/H的增加而增加。

  为了定量的表示出元素分析中C/H与吸附量之间的关系,利用VB程序和QM软件对实验数据进行了拟合,图4为由拟合方程计算出的计算值和试验值的比较结果。

2.4
 煤岩实验结果分析

煤岩显微组分对吸附量的影响也是一个重要的因素。该实验测定了煤的镜质组最大反射率和煤中的镜质组、惰质组、壳质组矿物质含量。



式中Y――吸附量,mL/m

X――C/H
,无量纲;

R――
镜质组最大反射率,%

通过对东欢坨煤矿各煤层的实验结果进行分析,显然煤矿中发现的CO含量较高的8煤层中的惰质组含量较其它煤样的含量都高,一般认为惰质组具有最大的孔隙比例。它们大都属于中阶变质程度的煤,而煤样中惰质组含量有较大的差异。正是这些差异,引起了煤层中CO吸附量的不同。而东坨矿惰质组的孔隙率较高,对CO的吸附能力较强。

3
 结论

煤层对CO的吸附量随着固定碳百分含量的增加而增加,随着挥发分百分含量的减少而降低,随着灰分百分含量的增加而降低。其中吸附量受固定碳百分含量、挥发分百分含量影响较大,受灰分百分含量影响较小。

煤层对CO的吸附量先随着C/H的增加而降低,然后随着C/H的增加而增加。

煤矿中发现的CO含量较高的8煤层中的惰质组含量较其它煤样的含量都高,一般认为惰质组具有最大的孔隙比例。煤样中惰质组含量有较大的差异,正是这些差异,引起了煤层中CO吸附量的不同。 

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