２．１
触，煤体对氧进行物理吸附，放出物理吸附热；随 后发生煤一氧化学吸附并伴随化学反应，放出化 学吸附热和化学反应热。若热量不能及时散发，就 会引起自热。随着煤中的热量积聚，煤体温度不断 地升高。温度升高促使氧化反应更为剧烈，剧烈反 应又会放出大量热，升温速度进一步加快，形成正 万方数据
卤盐吸水液
卤盐吸水液阻化剂（如ＣａＣｌ：、ＭｇＣｌ：、ＮａＣｌ和 ＡＩＣｌ，等的水溶液）主要是一些吸水性很强的无机 盐类，它们能使煤体长期处于潮湿状态或形成一
科学．１９９７．６（１）：２０－－２６
４结语
褐煤在我国储量丰富，但是由于变质程度低 而极易自燃，研究褐煤的自燃机理具有重要意义。 阻化剂防灭火技术是国内外煤矿常用的防止煤自 燃的措施之一，但目前常用的阻化剂都有一定的 局限性，适应性广的阻化剂更是为数不多。为此， 今后在研究煤自燃阻化剂时，应选择一些能覆盖 煤表面活性中心的物质做阻化荆．还应该尽可能 考虑影响煤自燃的多方面因素，并与煤炭开采过 程相结合，开发价格低廉、无毒高效、工艺简单、操 作方便和适应性广的防煤炭自燃阻化荆。
此类阻化剂时必须慎重考虑其高温抗氧化陛能。 ３新型阻化剂防自燃技术发展方向
３．１
阻化剂的复配技术
每种阻化剂都有一定的局限性，复配使用要
比单独使用效果好。例如三相泡沫就是将泥浆和 惰性气体泡沫复配的成功例子【９］。三相泡沫是将 不溶性的粉煤灰或黄泥分散在水中，要富含黄铁矿
基础上提出了阻化剂防自燃技术的发展方向。
为主，其次是羟基和羰基，甲氧基很少，这些基团 有随碳含量增加而降低的趋势。大量反应性较强 的官能团，使褐煤较易与空气中的氧作用，放出反 应热，自燃倾向性强。另外，褐煤所含杂质较多、可 燃性的挥发分含量高，以及含硫矿物多，也是褐煤 易自燃的原因之一。
２常用防自燃阻化剂
［参考文献】
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ｒｅｔａｒｄａｎｃｙ ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｕ Ｒ ｚ＇Ｗｕ Ｇ Ｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎｆｌａｍｅ ｏｆ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ
气不能进入煤体；成胶反应产生ＮＨ，，可以稀释空 万方数据
能源技术与管理
２０１１年第６期
Ｂｅｒｇｉｎｓ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ／ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｏｆｉｎｇ ｏｆ
醇隔氧泡沫阻化剂是选取合适的发泡剂对ＰＶＡ 凝胶进行泡沫化处理制备而成的新型泡沫阻化 剂。该泡沫阻化剂同样能有效减缓煤的氧化放热 速率，抑制煤温升高，具有优越的隔氧性能和良好 的稳定性，对煤质无影响，并且应用范围更广。成 本更低，具有良好的应用前景。
２０１１年第６期
张静，等褐煤自燃机理及阻化剂防自燃技术进展
６７
层水膜层隔绝氧气。利用水分蒸发吸收大量的热
量，减小煤堆的升温速率，从而中断或减缓自由基 链反应的连续进行，在一定程度可抑制煤自燃。最 主要的原因还是因为它具有负催化作用，即煤的 自由基链式反应中加入吸水盐类阻化剂，生成稳 定的链环，减缓或抑制煤氧气与表面活性自由基 团的反应速率【引。 董希琳得出，化学周期表中碱土金属的盐及 其氧化物对褐煤具有良好的阻化效果，其中ＺｎＣｌ： 阻化效果最好，阻化率可达８０％。９３．７％【６］。 ２．２铵盐阻化液
（上接第６０页）孔，直到钻孔上端只剩５０ ｃｍ左右 时停止，将准备好的快干水泥或锚固剂填入孔口， 再用湿的水泥将７Ｌ口塞实，撒上千水泥粉，固定好 孔口。⑦注浆２４ ｈ后，待浆液凝固变硬后，将压力 表与测压管相连，封孔完毕。
２．３测量数据
ｉｉ－，ｌ＾】１・ｊ｝ｌ叛矗。：１１。‘卜ｆ、㈦小
通过上述的封孔测压方法，测得的瓦斯压力 更能接近真实值。由于第二次是带压注浆，使得浆 液充分的进入岩孔裂隙，大大提高了封孔质量。
ｔＯ
ａｌｃｏｈｏｌ ｔｈｅ
ｏｘｙｇｅｎ－ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｃｏａｌ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ
ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｙ
ｐｒｅｖｅｎｔ
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ
ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｔｙ
ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｍｉｎｉｎｇ
８８２—８８５
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，２０（６ｋ
［１１］孟献粱，楮謇智，吴国光，等．防止煤炭自燃用聚乙烯 醇皤氧凝胶的实验室制备及性能研究［Ｊ］．煤炭工
体Ｎ：或空气并添加极少量的添加剂（发泡剂和稳
泡剂），通过三相泡沫发泡器充分搅拌混合，形成 固体颗粒均匀附着在气泡壁上的大量富集的含有
气一液一固三相的体系。该技术特别适用倾斜开采
煤层，已成功应用于多家煤矿，取得了良好效果。 ３．２新型凝胶阻化剂
但ｃａ（０Ｈ）：在水中的溶解度小，与水混合后
容易形成崮液混合物，可对泵以及封孔器产生破 坏作用，还会阻塞煤体孑Ｌ隙。另外，Ｃａ（ＯＨ）：强碱
ＦｅＳ：）发生自身氧化循环反应，主要产物是Ｈ：ＳＯ。 和Ｆｅ：（Ｓ０４）３。Ｃａ（ＯＨ）：溶液能在已氧化的黄铁矿表 面和Ｈ：ＳＯ。、Ｆｅ：（ｓ０４），分别发生如下化学反应： Ｈ２Ｓ０４＋Ｃａ（ＯＨ）２＝ＣａＳ０４＋２Ｈ２０ Ｆｅ２（Ｓ０４）３＋３Ｃａ（ＯＨ）２＝３ＣａＳ０４＋２Ｆｅ（ＯＨ）３ 反应产物以及没有反应的Ｃａ（ＯＨ）：在黄铁矿 表面构成一层亲水性膜，抑制黄铁矿的氧化，使氧 化循环反应发生中断，从而达到阻化的目的。
本实验室开发的聚乙烯醇（ＰＶＡ）隔氧凝胶阻
化剂ＨＯ—ｌ Ｊ］，是一种新型的凝胶阻化剂，其配方为 ９４．８５％水、４％ＰＶＡ、ｌ％改性剂Ａ、０．１５％促凝剂Ｂ。
性、强腐蚀性，对设备的耐腐蚀性要求高。
２．４硅凝胶 硅凝胶主要是由水玻璃和同化剂组成，其中 固化剂一般为铵盐。在注浆或喷洒前将水玻璃和
试验结果表明，该隔氧凝胶能够在短时间内成胶，
３结论
通过在旧街煤矿的两个下向钻孔进行上述封
戴
孔，取得非常显著的效果：煤层瓦斯压力钡Ｉ定最难 解决的问题是钻孔周围裂隙漏气问题．解决此问 题的关键是寻找一种合适的方法把钻孔周围的裂 隙密封住；上述封孔测压技术使“钻孔一裂隙一 岩体”紧密地成为一体，较好地解决了钻孔周围裂
程．２００９（９）：１０２—１０５
［Ｊ］．科协论坛，２０１０（９）：３４ ［２］万永周，高俊荣．肖雷，等褐煤的脱水提质研究［Ｊ］．
煤炭工程．２０１０（４）：７５—７７
［作者简介】 张静（１９８７一），女，陕西延安人．硕士研究生，从事洁净 煤技术及煤化工方面的研究。 ［牧稿日期：２０１１—０６—２３］
气和煤粒表面，使煤粒被阻化液湿润，随着水分的 蒸发，高聚物乳液凝聚成一层崮相层覆盖在煤的表 面，从而阻止和延缓氧气的进入，起到隔氧阻化的
热反应，能够吸收煤体的一部分热量，降低煤炭温 度，起到冷却作用；挥发出来的游离氨也能够捕获
煤氧化链反应中的自由基ＯＨ基，从而阻止氧化
反应的继续，起到抑制煤炭自燃的作用。同时，碳
固化后成膜，具有较好的塑性，能有效阻隔氧气进 入，使煤层中氧气浓度基本稳定在３％～６％之间 的时间长达６３ ｄ以上，能有效达到预防煤炭自燃 的目的。 ３．３新型泡沫阻化剂 在聚乙烯醇隔氧凝胶阻化剂的基础上，本实 验室又开发了聚乙烯醇隔氧泡沫阻化剂。聚乙烯
同化剂分别配成一定浓度的水溶液并进行混合，
一定时间后凝固成凝胶。 硅凝胶可封闭煤中孑Ｌ隙。隔断漏风通道，使空
［３］Ｃｈｆｉｓｄａｎ
ｌｉｇｎｉｔｅ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２００４，８３｛３）：２６７－２７６ ［４】邵俊杰．褐煤提质技术现状及我国褐煤提质技术发展 趋势初探［Ｊ］．神华科技．２００９，７（２）：１７—２２ ［５］郑兰芳．阻化剂抑制煤炭氧化自燃性能的实验研究 ［Ｄ］．西安：西安科技大学，２００９ ［６］董希琳，陈长江，郭艳丽．煤炭自燃阻化文献综述［Ｊ］． 消防科学与技术．２００２．３（２）：２８—３】 ［７］王卫国。刘士春．鲍杰．煤自燃阻化机理及物理化学复 配凰化技术［Ｊ］能源技术与管理，２００９（６）：７４—７６ ［８］董希琳ＤＤＳ系列煤炭自燃阻化剂试验研究［Ｊ］火灾
阻化剂是防治煤自燃的重要手段，其阻化机 理有以下几种：一是通过破坏或减少煤体中反应 活化能较低的结构防止煤自燃；二是在煤体表面
形成一层保护层通过覆盖煤的表面活性中心来减
１褐煤自燃机理
煤的自燃是一个非常复杂的物理化学变化过 程，关于煤炭自燃的起因和过程，自１７世纪起到 目前为止学者们提出多种煤炭自燃学说，其中煤 氧复合作用学说得到了大多数学者的一致认同。
大分子结构中成为杂环氧。含氧官能团以酚羟基
０引
言
我国褐煤资源储量丰富，褐煤资源量３ １９４．３８ 亿ｔ，占煤炭资源总量的５．７４％；褐煤探明保有资 源量１２９１．３２亿ｔ。占全国探明保有资源量的 １２．６９％Ｅ¨。褐煤是煤化程度最低的煤类，水分含量 高，氧含量高，挥发分高，发热量低，这使褐煤通常 被归为劣质煤类，再加上褐煤易自燃的特性，不适 合远距离输送，应用受到很大的限制。目前主要采 用褐煤提质技术对褐煤进行干燥来解决褐煤的利 用问题㈣】。但是褐煤经干燥和部分干燥后，更加 容易自燃。因此解决褐煤自燃的问题对于提高褐 煤利用率具有非常重要的意义。通过分析褐煤的 化学结构和孔隙特征等来揭示褐煤自燃机理，并 对目前常用的几种防自燃阻化剂作一论述，在此
酸氧铵加热后产生ＣＯ：，可稀释煤体表面的氧气
作用。这类阻化剂的缺点是，高温下高聚物也参与
氧化反应，很快失去阻化作用。因此，在开发和使用
浓度。磷酸二氢铵的分解产物能在煤体表面形成 一层结构稳定的交联状固体物质或者碳化层薄 膜，冷却后变为脆性覆盖物，具有隔氧的功能。
２．３氢氧化钙阻化液 对于高硫褐煤来说，应选择能阻碍或中断黄
能源技术与管理 ｄａｉ：１０．３９踟．ｉ８８ｎ．１６７２—９９４３．２０１ １．０６．０２７
２０１１年第６期
褐煤自燃机理及阻化剂防自燃技术进展
张静ｔ，吴国光－，盂献梁１，张中彩１，孙奇２，梁霏飞１