[發明專利]一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法

在審

• 申請號: 202210738214.3
• 申請日: 2022-06-27
• 公開（公告）號: CN115184397A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張洋洋;高均海;張峰;魏躍東;劉明;楊麗娜;劉金輝;陳春雨;李幸麗;朱偉;張麗霞;衛穎哲
• 申請（專利權）人: 中煤科工生態環境科技有限公司
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N31/12;G01N30/02;G01N30/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明提出一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法，包括如下步驟：對露天礦坑礦物樣品進行高溫程序升溫實驗；對露天礦坑礦物樣品進行在高溫氧化過程中的氧氣消耗量分析，計算出露天礦坑礦物樣品在高溫氧化過程中的耗氧速率，對露天礦坑礦物樣品進行在高溫氧化過程中的CO釋放特征分析，通過增長率分析法得到各樣品的特征溫度點，并劃分礦物自燃升溫階段；分別對露天礦坑礦物樣品進行CO₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄釋放特征分析，建立礦物自燃過程中各指標氣體的臨界參數指標與峰值指標。該判定方法，對露天礦坑礦物的自燃進行全面、準確的預測和防治，步驟簡單，適用范圍廣，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

技術領域

本發明涉及防治煤自燃技術領域，尤其涉及一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法。

背景技術

礦物自燃是一個非常復雜的物理、化學變化過程，是多變的自加速放熱過程，含碳礦物在該過程主要是與氧發生復合作用。其中，物理過程包括氣體吸附、脫附、水分蒸發與凝結、熱傳導等；化學過程包括礦物表面分子中各種活性結構與氧發生化學吸附和化學反應，生成各種含氧基團并產生多種氣體，這些氣體可以用來指示礦物自燃的發生、發展狀況，一般稱之為指標氣體或標志氣體，主要包括CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆等多種氣體，同時伴隨著熱效應(有放熱和吸熱)。由于化學反應，礦物大分子內部交聯鍵重新分布，從而使礦物的物理、化學性質發生變化，并進一步影響與氧的復合反應進程。國內外研究學者大多研究在自燃過程中通過指標氣體的濃度、比例、產生速率等產生規律分析對不同煤種進行自燃發火的預測，而缺乏對露天礦坑混合礦物的指標氣體的產生規律的分析及定量的自燃指標體系的建立。

發明內容

本發明的目的在于提供一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法，可對露天礦坑礦物的自燃進行全面、準確的預測和防治。

本申請實施例一方面提出一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法，包括如下步驟：

S1，對露天礦坑礦物樣品進行高溫程序升溫實驗；

S2，基于對露天礦坑礦物樣品進行在高溫氧化過程中的氧氣消耗量分析，獲取氧氣消耗量隨溫度變化的曲線；

S3，基于耗氧速率計算公式，獲取露天礦坑礦物樣品在高溫氧化過程中的耗氧速率，進而獲取樣品耗氧速率隨溫度變化的曲線；

S4，基于對露天礦坑礦物樣品進行在高溫氧化過程中的CO釋放特征分析，獲取CO濃度隨溫度變化的曲線，并通過增長率分析法獲取各樣品的特征溫度點，并劃分礦物自燃升溫階段；

S5，基于分別對露天礦坑礦物樣品進行CO₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄釋放特征分析，獲取氣體濃度隨溫度變化的曲線；

S6，建立礦物自燃過程中各指標氣體的臨界參數指標與峰值指標。

本發明提供一種露天礦坑礦物自燃升溫過程中指標氣體特征判定方法，對露天礦坑礦物的自燃進行全面、準確的預測和防治，步驟簡單，適用范圍廣，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

在一些實施例中，所述露天礦坑礦物樣品為原煤、油母頁巖、干餾后油母頁巖、三樣混合樣品或四樣混合樣品，其中三樣混合樣品為原煤、油母頁巖和煤矸石按1：1：1的質量比混合后的樣品，四樣混合樣品為原煤、油母頁巖、煤矸石、干餾后油母頁巖按1：1：1：1的質量比混合后的樣品。