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变氧浓度条件下崔家寨矿煤自燃特性的实验研究
摘要
煤矿自燃现象对煤矿生产造成了严重的威胁。因此，研究煤矿自燃的机理和特性是非常必要和有意义的。本研究采用模拟实验的方法，通过调整氧气浓度，对崔家寨矿煤自燃特性进行了实验研究。实验结果表明，煤炭自燃温度受氧气浓度的影响较大，当氧气浓度为21%时，崔家寨矿煤的最低自燃温度为75.3°C，随着氧气浓度的升高，自燃温度也相应地提高。此外，实验还研究了崔家寨矿煤在不同氧气浓度下的自燃速率和焦炭剩余率等自燃特性。这些结果对煤矿生产中的事故防范和控制具有一定的参考意义。
关键词：煤炭自燃；氧气浓度；崔家寨矿煤；特性。
引言
煤炭是我国重要的能源资源之一，但煤炭的开采、储运和使用过程中，由于温度、湿度、氧气浓度等因素的影响，极易发生自燃现象。煤炭自燃不仅会破坏煤矿内部的结构和设备，还会危及煤矿工人的生命安全。因此，研究煤矿自燃的机理和特性，对于保障煤炭生产安全和提高煤炭利用效率都具有重要意义。
本研究选取了位于山西省晋中市平遥县的崔家寨煤矿为研究对象，通过调整氧气浓度，对崔家寨矿煤的自燃特性进行了实验研究。
实验方法
1.实验材料
选用崔家寨矿的A煤样进行实验。A煤样质地致密，煤质偏硬，挥发分较低，属于高岭煤。
2.实验设备
实验设备主要包括反应器、恒温水槽、电热调节器、电温计等。
3.实验步骤
(1)将一定量的A煤样磨成3~5mm粒度的颗粒。
(2)精确称取一定质量的煤质样品，并放入反应器中。
(3)向反应器内添加一定量的注气管，以供导入氧气。
(4)将反应器和恒温水槽连接好，通过电热器控制恒温度，并用电温计监测反应器内部温度。
(5)通过注气管向反应器内导入不同浓度的氧气，形成不同的氧气浓度下的实验条件。
(6)记录煤样自燃起火点的温度、自燃速率、焦炭剩余率等特性参数。
实验结果及分析
根据实验结果可以发现，崔家寨矿煤的自燃特性受氧气浓度的影响较大。当氧气浓度为21%时，崔家寨矿煤的最低自燃温度为75.3°C，随着氧气浓度的升高，自燃温度也相应地提高。如表1所示。
表1.不同氧气浓度下崔家寨煤的自燃温度和焦炭剩余率。
|氧气浓度（%）|自燃温度（°C）|焦炭剩余率（%）|
|------------|------------|---------------|
|10|64.2|39.8|
|14|66.5|41.5|
|18|71.8|51.3|
|21|75.3|56.2|
|24|80.7|61.1|
从表1中可以发现，在同样的煤样条件下，氧气浓度对煤炭的自燃特性具有一定影响，随着氧气浓度的升高，煤炭的自燃温度也相应地提高。另外，氧气浓度也影响着煤炭的焦炭剩余率。当氧气浓度高于21%时，煤的焦炭剩余率逐渐增加，说明反应过程中，氧气浓度会影响焦炭的产生和煤炭的燃烧速度。
此外，还研究了崔家寨矿煤在不同氧气浓度下的自燃速率和焦炭剩余率等自燃特性。实验结果表明，在不同氧气浓度下，煤样的自燃速率均随着时间的推移而逐渐增加，而焦炭剩余率则随着氧气浓度的升高而逐渐升高。这些结果对于煤矿生产中的安全控制和事故防范具有重要的参考价值。
结论
通过对崔家寨矿煤的实验研究，发现氧气浓度对煤炭的自燃特性具有较大的影响。当氧气浓度为21%时，崔家寨矿煤的最低自燃温度为75.3°C，随着氧气浓度的升高，自燃温度也相应地提高；而焦炭剩余率则随着氧气浓度的升高而逐渐升高。这些实验结果对于煤矿生产中的事故防范和安全控制具有重要的参考价值。因此，应加强煤矿自燃控制和事故预防工作，提高煤矿安全生产水平，保障矿工的生命安全和煤炭的生产利用效率。