煤自燃过程中大分子烃类气体释放特性及预测模型研究

本文针对当前小分子气体（CO/C2H4等）在煤温识别精度不足的问题，以易自燃低阶煤为对象，通过气相色谱（GC）、傅里叶红外光谱（FTIR）和热重实验，系统研究了大分子烃类气体（C4-C5）在煤自燃中的释放规律，构建了基于大分子气体的预测数学模型，优化了预警指标，为完善煤自燃多指标协同预测体系提供科学依据。

　　

Highlight

大分子烃类气体分析

本研究从定性和定量角度分析了样品煤氧化加热过程中C₄-C₅烃类气体的生成特征，并从分子结构层面阐释其释放规律，旨在探索大分子烃类气体产物作为煤自燃预测指标的可行性。

煤自燃大分子烃类气体模型与预测指标研究

前期研究表明，两种煤样的小分子气体初始检出温度如图20所示。在实际应用中，当煤体温度达30℃时，矿井监测设备已可检出CO、CO₂和CH₄。定量而言，CO和CO₂虽能较好预测低温阶段煤自燃状态，但其浓度变化在中高温阶段易受氧化范围扩展干扰。

结论

(1) NM煤样与HB煤样在350℃前均能检出15种大分子烃类气体，其种类和浓度随温度升高而增加。首种大分子气体（异丁烯/NM煤样；正丁烷/HB煤样）检出温度为150℃。HB煤样中C₄烯烃出现温度高于NM煤样，而C₅烃类释放规律则呈现显著差异性。