为有效防治红庆河矿煤层自然发火灾害,研究团队利用同步热分析仪,在不同升温速率下(5,10,15,20 K/min),对该矿不粘煤样品进行了测试。研究过程中,数据采用了Atava推断法Popescu法进行动力学分析。结果表明,在相同温度下,升温速率越小,煤的反应程度越高。这为进一步探讨煤自燃现象的研究提供了基础支持。

研究确定了红庆河煤在自燃升温过程中的8个特征温度点及其阈值,并将自燃升温过程划分为五个阶段,即水分蒸发及气体脱附、吸氧增重、热分解失重、燃烧阶段以及燃尽阶段。这些阶段的划分为煤自燃预防的技术开发提供了理论依据。在第Ⅰ阶段,研究发现最显著的机理函数符合二维扩散Jander方程,明确了该阶段煤的氧化动力学模式。对于第Ⅰ阶段的氧化动力学过程,研究还计算了不同升温速率下的活化能与指前因子,分别为:64.35、110.91、70.42、59.72 kJ/mol,指前因子分别为3.51×10^141.29×10^213.41×10^151.23×10^14 s^-1。这些数据揭示了不同升温速率下,煤氧复合反应程度的差异,进一步为自燃预警技术提供了支撑。

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