含水率对无烟煤正向阴燃蔓延影响的试验研究

摘要

为有效防治煤矿井下阴燃火灾,通过试验模拟和微观测试研究了山西无烟煤9种含水率(1%~33%)的正向阴燃过程.结果表明:煤样在25.0~800.0℃呈现5个不同的燃烧阶段,煤氧复合反应属于一级化学反应.水分蒸发结束温度和着火点温度随含水率增加分别增加了79.4℃和16.9℃,热解阶段和炭氧化阶段活化能分别增加了33.9 kJ/mol和27.0 kJ/mol,总放热量降低了4200.3 J/g,这些特性使煤阴燃能力降低.导致煤样阴燃熄灭的临界含水率为29%~33%,平均阴燃峰值温度和各阶段平均阴燃蔓延速率均随着含水率增加而减小.各阶段平均阴燃蔓延速率排序为:平均水分蒸发前锋蔓延速率>平均热解前锋蔓延速率>平均炭氧化前锋蔓延速率>平均峰值温度前锋蔓延速率.阴燃反应遵循脱水反应、热解反应、炭氧化反应的顺序,阴燃温度达到峰值后逐渐降低.建立的阴燃蔓延数学模型验证了阴燃蔓延速率的倒数与材料的含水率成正比.