煤炭科学技术

作者：刘宇, 赵浩宇, 李宗翔, 王程, 白刚, 柳东明, 刘东, 李林,

关键词：煤自燃, 封闭耗氧试验, 耗氧速率, CO生成速率, 耗氧系数, 耗氧临界氧体积分数,

在煤矿开采与存储过程中存在煤自燃风险，可能引发CO(一氧化碳)中毒等事故，煤氧化速率是影响煤自燃进程的重要因素，而环境氧体积分数和温度是影响煤氧化速率和CO生成速率的关键参数。为探究煤的耗氧速率(\phi )、CO生成速率(\varphi )与环境氧体积分数、温度之间的内在联系，以红庆梁煤样为研究对象开展封闭耗氧试验。通过控制温度在20～70 ℃(煤自燃潜伏期)，同步监测并记录了氧气体积分数(c)和CO体积分数(g)随时间变化的曲线，提出了因试验条件差异导致的不同空气/煤体积比的耗氧系数(\lambda _\mathrmc)与CO生成系数(\lambda _\mathrmc\left( \mathrmCO \right) )的修正方法，并通过回归分析，推导出不同氧体积分数及温度条件下煤的耗氧速率(\phi )与CO生成速率(\varphi )的二元函数关系式。结果表明：关系式中耗氧系数(\lambda _\mathrmc)、CO生成系数(\lambda _\mathrmc\left( \mathrmCO \right) )、耗氧临界氧体积分数(\varepsilon _\mathrmb)和CO极限体积分数(\varepsilon _\mathrmb\left( \mathrmCO \right) )均是关于温度的函数。当温度从20 ℃升至70 ℃时，耗氧系数(\lambda _\mathrmc)和CO生成系数(\lambda _\mathrmc\left( \mathrmCO \right) )随温度升高呈现指数变化规律，耗氧临界氧体积分数(\varepsilon _\mathrmb)呈线性下降趋势，CO极限体积分数(\varepsilon _\mathrmb\left( \mathrmCO \right) )呈线性上升趋势。最终，基于试验数据与分析结果，建立了以氧气体积分数和温度为变量的耗氧速率(\phi )及CO生成速率(\varphi )函数模型。研究成果进一步丰富了煤自燃理论，可以为煤自燃相关数值模拟提供理论指导，为煤矿防灭火提供科学依据。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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