岩浆侵入与接触距离对煤低温氧化过程热效应的影响

作     者：于志金 晋策 汤旭 张志鹏 文虎 

作者机构：西安科技大学安全科学与工程学院 陕西省煤火灾害防治重点实验室 

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

年 卷 期：2024年

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：国家自然科学基金项目(52274227) 陕西省自然科学基金(2022JQ-408) 

主　　题：岩浆侵入 变质煤 放热量 活化能 煤自燃 

摘      要：岩浆侵入煤系地层在我国广泛存在，侵入后煤体结构和组分发生改变，形成高阶变质煤，但其自燃特性尚不明确。探究岩浆侵入作用对煤低温氧化特性的影响，对开采岩浆侵入煤层自燃灾害的防控具有重要意义。以新安煤矿二采区-350工作面为工程背景，现场采集距侵入体不同距离的煤样，通过测试各煤样的工业成分并分析表面形貌的差异，得出岩浆侵入主要通过接触热演化作用使得原煤变质，表面孔隙和裂隙数量增多，并随着距侵入体距离的增加将变质煤依次划分为强侵蚀煤、弱侵蚀煤和同镜质组高阶煤。基于固定碳、灰分、镜质组反射率以及古地温等指标，采用曲线反推法计算了不同侵入变质煤的分布范围，预测出岩浆侵入影响范围约为侵入体宽度的172.34%～234.68%。采用C80微量热仪对不同变质煤和原煤进行了低温氧化过程热效应的对比研究。结果表明：不同供风量条件下，相比于原煤，强侵蚀煤、弱侵蚀煤和同镜质体高阶煤在低温氧化阶段的初始放热和热平衡温度点分别提前0.2～3.4℃和1.9～18.2℃，总放热量提高1.72%～135.75%，表观活化能降低1.62%～69.02%，越靠近岩浆侵入体的变质煤，氧化放热能力越强，自然发火期越短；在供氧充足条件下，岩浆侵入仅对距侵入体1.01m～2.68 m范围内的强侵蚀煤氧化反应放热能力提升较为显著，其开采量仅约占岩浆侵入影响范围的6.23%～12.15%。因此，在回采进入岩浆侵入区时，应加强对强侵蚀煤自燃的防治，并及时修正该区域煤自燃预报指标的临界值，从而保障煤层安全开采。