氧化升温过程中煤岩介质体氡析出特性实验研究

作     者：周斌 周文强 董智宇 王俊峰 ZHOU Bin;ZHOU Wenqiang;DONG Zhiyu;WANG Junfeng

作者机构：太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024 太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2020年第45卷第S2期

页      面：859-866页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：山西省基金资助项目(201801D121265) 

主　　题：采空区 煤自燃 氡射气 氡析出 火源探测 

摘      要：采空区隐蔽火源位置的精准探测一直是煤火灾害防治的重大难题之一,也是保证灭火效果的关键所在。作为一种行之有效的火源探测技术,同位素测氡法已在多个自然发火严重矿区得到了应用。采空区氡气主要来源于煤自燃及其高温影响范围内岩体的氡气析出,因此深入研究自燃过程中煤岩介质体氡析出特性将对完善探测理论,提高采空区隐蔽火源精准定位具有重要意义。本文在分析煤岩体氡析出机理的基础上,对氧化升温过程中长焰煤及4种常见沉积岩石的氡析出规律进行了研究。结果表明,相同温度下,煤体氡气析出量随时间延长呈对数形式增加。随着温度上升,煤中氡气析出与温度之间呈现出良好的正相关关系,温度越高,氡析出量越大。受自身岩性差异影响,4种沉积岩石在整个升温过程中表现出了不同的氡析出特性。灰岩和砂岩在整个升温过程中氡析出量较小,而页岩和泥岩的氡析出量较大。根据煤岩介质体氡析出变化的特征温度,可将采空区氡气源形成划分为3个阶段:Ⅰ阶段(30~100℃),受水分蒸发影响,氡气主要与煤体、页岩及泥岩等含水量较大的煤岩体氡析出有关;Ⅱ阶段(100~200℃),氡气源主要来源于煤体和泥岩内部氡气的运移;Ⅲ阶段(200~300℃),煤体发生热解,内部封闭孔隙空间内氡气析出是采空区氡气的主要来源。