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煤层自燃是煤矿的主要灾害之一,严重影响了煤矿的安全生产。随着现代科技的进步和对煤层自燃机理研究的深入,各种煤自燃火灾防治手段不断发展。其中,阻化剂及二氧化碳防灭火技术在煤自燃火灾治理中得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。在对现今煤层自燃机理和防灭火技术现状分析的基础上,本文采用程序升温实验系统以及气相色谱仪等实验设备,以崔家寨矿煤样为研究对象,实验分析了碳酸氢钠对煤炭氧化自燃的抑制性能。为崔家寨矿采空区预防自然发火,合理安排安全生产提供了技术支持。
本文首先通过油浴程序升温实验系统对碳酸氢钠进行阻化率以及碳酸氢钠热分解测定,结果表明20%的碳酸氢钠阻化剂其平均阻化率可达48%左右,阻化效果较为理想。碳酸氢钠在80℃左右开始产生二氧化碳,在160℃~220℃热解产生的二氧化碳达到峰值。
利用XCT-O型程序升温系统进行崔家寨煤样在纯空气条件下的自燃特性参数测试实验,为碳酸氢钠抑制煤氧化自燃实验分析提供参照标准。论文进一步采用煤样混合碳酸氢钠条件下进行程序升温实验,将实验结果与纯空气条件下实验中测定的一氧化碳、氧气等气体浓度、一氧化碳产生率和耗氧速率等参数进行比较,研究碳酸氢钠对煤氧化自燃过程惰化抑制的影响规律。结果表明,碳酸氢钠混合崔家寨矿煤样临界温度及加速氧化温度均低于煤样自燃特性分析结果,混合样中碳酸氢钠的热分解对煤样产生了阻化作用。
最后,运用碳酸氢钠撒布火灾防治技术对崔家寨矿E12606工作面进行煤层自燃火灾的预防,对现场一氧化碳浓度变化情况的观测表明:碳酸氢钠对煤炭氧化自燃起到了良好的阻化抑制作用。
本文的研究为进一步揭示碳酸氢钠防灭火机理提供了相关的基础数据,并为碳酸氢盐防灭火技术的开发与应用提供了理论依据。