本文關(guān)鍵詞：煤微觀孔隙結(jié)構(gòu)與自燃特性的相關(guān)性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國是產(chǎn)煤、用煤大國，同時(shí)也是煤自燃災(zāi)害頻發(fā)國家，煤自燃導(dǎo)致大量資源浪費(fèi)、環(huán)境污染并且威脅礦井安全生產(chǎn)。由于影響煤自燃因素眾多且煤自燃是復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，人們至今還不能夠完全闡明煤自燃的機(jī)理。為了了解不同變質(zhì)程度煤自燃特性與其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系，本文以六種不同變質(zhì)程度煤為研究對(duì)象，采用實(shí)驗(yàn)研究與理論分析的方法，對(duì)不同變質(zhì)程度煤微觀孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀自燃特性進(jìn)行相關(guān)性研究，有助于深入了解煤炭自燃的過程。 利用同步輻射X射線相襯顯微CT實(shí)驗(yàn)和低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)對(duì)不同煤級(jí)煤內(nèi)部孔隙參數(shù)進(jìn)行測定，對(duì)兩實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總得到各孔隙參數(shù)隨變質(zhì)程度的變化規(guī)律。煤體內(nèi)部孔隙形態(tài)多樣且不規(guī)則，孔隙結(jié)構(gòu)空間上以雪花片狀連接成網(wǎng)，內(nèi)部鏤空，變質(zhì)程度不同煤孔隙連通度差異明顯；孔隙總體積隨變質(zhì)程度呈高-低-高凹形曲線變化，中等煙煤處為最低值，褐煤體積最大，大、中孔體積占低變質(zhì)程度煤的主要部分，中等變質(zhì)程度煤各孔徑段體積分布相對(duì)均勻，而在高煤級(jí)階段，微孔貢獻(xiàn)量最大；煤在低-中變質(zhì)階段比表面積變化不大，中-高變質(zhì)階段比表面積快速增大，各煤種微孔、小孔比表面積占到總表面積的99%以上；平均孔徑與煤級(jí)呈冪函數(shù)相關(guān)，隨煤級(jí)升高平均孔徑變小。對(duì)煤中孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行分階段分形研究得到，煤中孔隙(5.8nm)具有明顯的分形特征，按不同階段孔隙體積百分比，得出基于同步顯微CT實(shí)驗(yàn)和低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)的煤孔隙綜合分形維數(shù)D與煤變質(zhì)程度呈高-低-高凹形曲線變化趨勢。 通過動(dòng)態(tài)色譜吸氧實(shí)驗(yàn)與煤自燃相似模擬實(shí)驗(yàn)，研究了不同變質(zhì)程度煤自燃特性。煤級(jí)與吸氧量呈凹形曲線相關(guān)，SHXMSDXSPSZZ。低溫氧化過程中隨著煤溫增高氧氣濃度整體呈下降趨勢，低變質(zhì)程度煤氧氣快速下降拐點(diǎn)溫度低于高變質(zhì)程度煤，各煤樣耗氧速率隨溫度增加呈指數(shù)關(guān)系增大，在相同溫度下，低變質(zhì)程度煤耗氧速率大于高變質(zhì)程度煤；交叉點(diǎn)溫度隨變質(zhì)程度增高呈線性增大趨勢；煤自燃氧化動(dòng)力學(xué)綜合指數(shù)與變質(zhì)程度同樣呈正向線性相關(guān)；綜合上述參數(shù)得，煤化程度越低，煤自燃氧化能力越強(qiáng)。 對(duì)不同煤化程度煤孔隙結(jié)構(gòu)特征與自燃特性進(jìn)行相關(guān)性研究得，孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)煤吸附氧氣能力起決定作用。綜合分形維數(shù)與吸氧量呈正向相關(guān)，并且在低-中煤化階段，孔隙體積對(duì)吸氧量起主導(dǎo)作用，，吸氧量隨孔隙體積增大而增大，在中-高煤化階段，比表面積對(duì)吸氧量起主導(dǎo)作用，孔隙比表面積越大煤體吸氧量越大。煤孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)煤氧化能力有一定影響，呈現(xiàn)出關(guān)系相反的兩階段性，在低-中煤化階段，氧化動(dòng)力學(xué)綜合判定指數(shù)隨孔隙體積、分形維數(shù)增大而減小，氧化能力變強(qiáng)，易于自燃；在中-高煤化階段，與低-中煤化階段相反，隨著各孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)增大，煤氧化能力減弱，自燃傾向性降低。
【關(guān)鍵詞】：煤自燃 變質(zhì)程度 孔隙結(jié)構(gòu) 自燃特性 相關(guān)性研究
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ531
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 煤自燃發(fā)火機(jī)理13-15
• 1.2.2 煤孔隙結(jié)構(gòu)特征研究15-20
• 1.2.3 煤吸附氧研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 研究內(nèi)容及技術(shù)路線22-24
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容22-23
• 1.3.2 技術(shù)路線23-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)裝置及測試方法24-34
• 2.1 煤樣采集24
• 2.2 煤樣工業(yè)分析及元素分析24-25
• 2.3 同步輻射射 X 射線相襯顯微 CT 實(shí)驗(yàn)25-27
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原理25-26
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)裝置與樣品制備26-27
• 2.4 低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)27-30
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)原理27-29
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)裝置與樣品制備29-30
• 2.5 動(dòng)態(tài)氣相色譜吸氧實(shí)驗(yàn)30-31
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)原理30
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及樣品置備30-31
• 2.6 煤自燃相似模擬實(shí)驗(yàn)31-34
• 2.6.1 實(shí)驗(yàn)原理31
• 2.6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及樣品置備31-34
• 第三章 煤孔隙結(jié)構(gòu)特征實(shí)驗(yàn)及分析34-60
• 3.1 同步輻射 X 射線相襯顯微 CT 實(shí)驗(yàn)34-39
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)過程34
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析34-39
• 3.2 低溫氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)39-44
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)過程39
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析39-44
• 3.3 煤孔隙分形特征44-51
• 3.3.1 基于 CT 實(shí)驗(yàn)孔隙分形特征描述44-48
• 3.3.2 基于氮?dú)馕椒ǹ紫斗中翁卣髅枋?/span>48-51
• 3.4 煤孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)匯總及分析51-57
• 3.4.1 孔隙體積隨變質(zhì)程度的變化規(guī)律51-53
• 3.4.2 孔隙比表面積隨變質(zhì)程度的變化規(guī)律53-55
• 3.4.3 孔隙平均孔徑隨變質(zhì)程度的變化規(guī)律55-56
• 3.4.4 孔隙分形維數(shù)隨變質(zhì)程度的變化規(guī)律56-57
• 3.5 小結(jié)57-60
• 第四章 煤自燃特性分析60-70
• 4.1 動(dòng)態(tài)色譜吸氧實(shí)驗(yàn)60-63
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)過程60-61
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析61-63
• 4.2 煤自燃相似模擬實(shí)驗(yàn)63-68
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)過程63-64
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析64-68
• 4.3 小結(jié)68-70
• 第五章 煤孔隙結(jié)構(gòu)與煤自燃特性相關(guān)性研究70-80
• 5.1 孔隙結(jié)構(gòu)特征與吸氧量相關(guān)性分析70-74
• 5.1.1 煤體孔隙體積與吸氧量之間的關(guān)聯(lián)性分析70-72
• 5.1.2 煤孔隙比表面積與吸氧量之間的關(guān)聯(lián)性分析72
• 5.1.3 煤孔隙平均孔徑與吸氧量之間的關(guān)聯(lián)性分析72-73
• 5.1.4 煤孔隙分形維數(shù)與吸氧量之間的關(guān)聯(lián)性分析73-74
• 5.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征與煤自燃氧化動(dòng)力學(xué)綜合判定指數(shù)相關(guān)性分析74-78
• 5.2.1 煤孔隙體積與自燃綜合判定指數(shù)之間的相關(guān)性分析75-76
• 5.2.2 煤孔隙比表面積與自燃綜合判定指數(shù)之間的相關(guān)性分析76
• 5.2.3 煤孔隙平均孔徑與自燃綜合判定指數(shù)之間的相關(guān)性分析76-77
• 5.2.4 煤孔隙分形維數(shù)與自燃綜合判定指數(shù)之間的相關(guān)性分析77-78
• 5.3 小結(jié)78-80
• 第六章 結(jié)論與展望80-84
• 6.1 主要結(jié)論80-81
• 6.2 不足與展望81-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要科研成果92

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：煤微觀孔隙結(jié)構(gòu)與自燃特性的相關(guān)性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：361550