GBT20104-2006 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法.pdf

I C S 7 3 D 0 9 0 1 0 博黔 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 G B / T 2 0 1 0 4 - 2 0 0 6 煤 自燃倾向性色谱吸氧鉴定法 Me t h o d f o r i d e n t i f y i n g t e n d e n c y o f c o a l t o s p o n t a n e o u s c o m b u s t i o n b y o x y g e n a b s o r p t i o n w i t h c h r o m a t o g r a p h 2 0 0 6 - 0 2 - 1 6发布 2 0 0 6 - 0 8 - 0 1 实 施 中华人民共和国国 家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 GB / T 2 0 1 0 4 -2 0 0 6 月9舀 本标准的附录A、 附录B均是规范性附录。 本标准由中国煤炭工业协会提出。 本标准由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准由煤炭科学研究总院抚顺分院负责起草。 本标准主要起草人 罗海珠 、 杨宏民 、 钱国溉 GB / T 2 01 0 4 -2 0 0 6 煤 自燃倾向性色谱吸氧鉴定法 范 围 本标准规定了煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定方法、 分类指标与分类等级。 本标准适用于煤的自燃倾向性鉴定。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有 的修改单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本标准 G B / T 2 1 2 煤的Z业分析方法 G B / T 2 1 2 -2 0 0 1 , I S O 1 1 7 2 2 1 9 9 9 , S o li d mi n e r a l f u e l s -D e t e r m i - n a t io n o f mo i s t u r e i n t h e g e n e r a l a n a l y s i s t e s t s a mp l e b y d r y i n g i n n i t r o g e n , e g v ; I S O 1 1 7 1 1 9 9 7 , S o l i d mi n e r a l f u e l s -D e t e r mi n a t i o n o f a s h c o n t e n t , e g v ; I S O 5 6 2 1 9 9 8 , Ha r d c o a l a n d c o k e -D e t e r m i n a t io n o f v o l a t i l e ma t t e r , e g v G B / T 2 1 4 煤中 全硫的测定方法 G B / T 2 1 7 煤的真 相对密度测定方法 G B 4 7 4 煤样的制备方法 G B 4 7 4 -1 9 9 6 , e g v I S O 1 9 8 8 1 9 7 5 G B 4 8 2 煤层煤样采取方法 MT / T 7 0 8 -1 9 9 7 煤 自 燃性测定仪技术条件 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 煤的 目燃倾 问性c o a l s p o n t a n e o u s c o mb u s t i o n t e n d e n c y 煤在常温下氧化能力的内在属性。 3 . 2 流动色谱吸 氧法 c h r o m a t o g r a p h i c m e t h o d o f f l u i d o x y g e n a b s o r p t i o n 应用热导法双气路气相色谱分析检测技术， 测定煤对流态氧的吸附能力， 以吸氧量表征煤的氧化 自 燃性能的方法。 3 . 3 仪器常数i n s t r u m e n t a l c o n s t a n t 由于仪器本身因素 如气路死体积大小等 引起误差的校正系数。 3 . 4 标准样品 s t a n d a r d s a m p l e 用来进行吸氧量标定的标准物质。 3 . 5 校正因子c o r r e c t e d f a c t o r 通过标准样 品测定 而得出的校正系数 GB / T 2 01 0 4 -2 0 0 6 煤的吸氧j q u a n t i t y o f o x y g e n a b s o r p t io n o f c o a l 煤在 常温 、 常压 下， 每克干煤吸 附流 态氧的量 是判断煤层 自燃倾 向性 的主要指标 。 4仪器和辅助设备 4 . 1 仪器 煤自燃性测定仪， 应符合MT / T 7 0 8 -1 9 9 7的规定 4 . 2 辅助设备及其他材料 a 分析天平 精度0 . 0 0 0 1 g ; b 煤样粉碎机; c 标准分析筛， 规格 0 . 1 4 7 m m; d 专用样品管 以下简称样品管， 结构见附录 A ; e 钢瓶氮气和氧气 纯度要求均为9 9 . 9 9 以上。 5测定条件 5 . 1 凡j月恃亡﹂ 丘丘 5 . 6 柱箱温度 3 0 0C; 热导温度 8 0 -1 0 0 C ; 载气 氮 气 流量为 3 0 士 0 . 5 c m / m i n ; 吸附气 氧气 流量为 2 0 士0 . 5 c m / m i n ; 煤样吸附时间 2 0 mi n ; 空管吸附时间 5 m i n 6 6 . 6 . 6 仪器的标定 1 样品管体积的标定 1 . 1 样品管体积应每年标定一次; 1 . 2 样品管体积的标定采用重量法， 具体步骤如下 a 样品管用酒精等有机溶剂清洗干净， 再用蒸馏水冲洗 5 次。 b 放置在烘箱 1 0 5 ℃下烘干2 0 m i n c 干燥器中放置至样品管温度降到室温。 d 分析天 平称 取样品管质量G , ， 精确到。 . 0 0 0 1 g . e 样品管内注满蒸馏水， 擦干样品管外部液体， 分析天平称取质量 G , 精确到 。 . 0 0 0 1 g . f 按式 1 计算样品管体积 V G一 G. . 下 二 -一 x dw 2 7 3 P . 1 . 0 1 3 3 X 1 0 T 7 式中 V样品管体积， 单位为立方米 c m ; G空样品管质量， 单位为克 9 ; G充满蒸馏水的样品管质量， 单位为克 9 ; d 毒 蒸馏水在温度为T时的密度， 单位为克每立方米 g / c m ; P a 实验条件下的大气压， 单位为帕斯卡 P a ; T 实验条件下的温度， 单位为开尔文 K o g 样品管体积标定应在同样条件下进行 S 次测定， s 次测定的平均相对偏差dy， 小于或等于 。 . 0 5 时， 取其平均值作为样品管的标定体积。平均相对偏差 d , 不满足要求时， 应重新进行标定。 G B/ T 2 0 1 0 4 -2 0 0 6 平均相对偏差d , 。 按式 2 计算 习 V 上 一 V , I d ., -- 不 V 2 式 中 d , 样品管体积测定的平均相对偏差; V第 次测定的样品管体积， 单位为立方厘米 c m ; V , -5次标定的样品管体积的平均值， 单位为立方厘米 c m . 6 . 2 仪 器常数 的测定 6 . 2 . 1 仪器在使用过程中， 仪器常数的测定应至少每两个月进行一次; 6 . 2 . 2 仪器在变更使用地点或使用环境时， 应重新测定仪器常数 ; 6 . 2 . 3 仪器常数的测定按旁侧气路扣除死体积法测定， 具体步骤如下 以1 路为例 a 将四支空样品管分别装在4路气路上， 确保其密封; b 1 路样品管吸附氧气 5 min ; c 将 1 路换向阀打到“ 关” 位置， 让其他任何一路换向阀处于“ 开” 位置， 将六通阀位于脱附位置， 保持 2 m i n ， 冲洗排除样品管以外气路内的氧气; d 其他气路换向阀处于“ 关” 位置， 打开 1 路换向阀脱附2 mi n ， 记录脱附峰面积 S; e 上述 b 到 d 步骤重复 1 0次; f 当 1 0次测定的脱附峰面积平均相对偏差 d ， 小于或等于。 . 0 5 时， 计算其平均值作为该样品管 的体积 S a 。脱附峰面积平均相对偏差 d 。 大于。 . 0 5时， 应重新测定。脱附峰面积平均相对偏 差 d ， 按式 3 计算 艺 一 S o 一 S o } d , 一, 1 不S . 式中 d脱附峰面积测定的平均相对偏差; 纵第 次测定的脱附峰面积， 单位为毫伏秒 m V “ s ; S , -1 0 次测定的脱附峰面积的平均值， 单位为毫伏秒 m V “ S , 9 按照式 4 计算仪器常数。 a 认 2 7 3 P. 入 二二 二 尸 弋 ， - - ， 丁 丁 二 ‘ 1 . ui ; 5 6 xi u ,t 3 S , R 4 式 中 K仪器常数， 单位为分每毫伏秒「 mi n / mV S ] ; 口 - 氧的分压与大气压之比; V , 样品管的体积， 单位为立方厘米 c ma ; S o 与样品管体积V， 相对应的平均峰面积， 单位为毫伏秒 m V “ S ; R } 载气流速， 单位为立方厘米每分 c m / mi n ; P o 实验条件下的大气压， 单位为帕斯卡 P a ; 丁 一实验条件下的柱箱温度， 单位为开尔文 K 6 . 3 校正因子的测定 6 . 3 . 1 校正因子至少每 1 0 天测定一次; 6 . 3 . 2 标准样品吸氧量的测定应进行5次， 且其平均相对误差 E , 应不大于 5 0 0 ， 平均相对误差 E *大 3 G B/ T 2 0 1 0 4 - 2 0 0 6 于5 时， 重新测定。平均相对误差 E } d 按式 5 计算 艺 I V d 一 V d b E } d 5 Vd 卜 X 1 0 0 . . . . . . . . . . . ⋯ ⋯ 5 式中 E ,d 标准样品管吸氧量测定值的平均相对误差; V d 标准样品第 I 次测定的吸氧量， 单位为立方厘米每克 c m / g ; V d b 标准样品的吸氧量 干煤 ， 单位为立方厘米每克 c m / g 6 . 3 . 3 校正因子按式 6 计算 5 V K, 一 ⋯⋯6 艺V d , 式中 K, 校正因子; Vdi 标准样品第 Z 次测定的吸氧量， 单位为立方厘米每克 c m / g ; V d b 标准样品的吸氧量值 干煤 ， 单位为立方厘米每克 c m d / g . 7 测定前的准备工作 7 . 1 煤样的采取 按 G B 4 8 2 规定采取煤层煤样， 同时应符合附录B的要求。 7 . 2 煤样的制备与管理 按 G B 4 7 4 有关规定， 同时应符合下列要求 a 煤样水分影响进一步粉碎时， 自然干燥后将全部煤样破碎至 1 0 mm以下， 用堆锥四分法缩分 至 1 0 0 -1 5 0 g ， 用于制备分析用煤样， 其余煤样按原包装密封后封存， 作为存查煤样; b 煤样粉碎时， 必须使 1 0 0 g -1 5 0 g 分析用煤样全部粉碎至0 . 1 5 m m 以下， 并要求 。 . 1 0 m m- 0 . 1 5 mm的粒度应占7 0 以上; c 粉碎后的煤样在广口瓶内密封保存， 并在 3 0 d内完成各项测定; d 送检煤样及分析煤样在分析报告发出后保存 6 个月。 7 . 3 相关煤质参数测定 a 煤的工业分析按 G B / T 2 1 2进行。 b 煤中全硫测定按 GB / T 2 1 4 进行。 c 煤的真相对密度测定按 G B / T 2 1 7进行。 7 . 4 煤样的预处理 将 1 . 0 0 0 0 g制备好的煤样装人样品管中， 调整氮气流量为 3 0 士。 . 5 c m / mi n ， 在柱箱温度为 1 0 5 ℃的条件下处理 1 . 5 h 8吸氛f的测定 与计算 8 . 1 吸氧f 的测定 8 . 1 . 1 用皂膜流量计测定载气和吸附气流量， 使其满足 5 . 3 和 5 . 4的规定， 并记录实测值 8 . 1 . 2 将处理好的煤样， 在测定条件 见第 5章 下吸附氧气 2 0 mi n 后， 测定脱附峰面积 S。 8 . 1 . 3 将测试完的煤样倒出， 相同的测试条件下， 同一样品管空管吸附氧气 5 mi n , 测定脱附峰面 积 S, 。 8 . 2 吸氧f的计算 将 S , , S ， 及其他实测参数代人式 7 计算吸氧量值 GB / T 2 01 0 4 -2 0 0 6 一 小 V , 一 “ K , R . { S , - QR a 2 尺c ZX S G d T R D V， 1一W} G 式中 V d 煤的吸氧量， 单位为立方厘米每克 c m / g ; K仪器常数， 单位为分每毫伏秒[ mi n / mV S 口 ; K, 仪器校正因子; R ,, 实管载气流量， 单位为立方厘米每分 c m / mi n ; R , 空管载气流量， 单位为立方厘米每分 c m / mi n ; a实管时氧的分压与大气压之比; a , 空管时氧的分压与大气压之比; S , 实管脱附峰面积， 单位为毫伏秒 mV “ S ; S z 空 管脱 附峰面积 ， 单位 为毫伏秒 mV “ S ; 6煤样质量， 单位为克 9 ; d T H ,煤的相对密度; V， 样 A C V a -煤样 W d 管体积 标准态 ， 单位为立方厘米 c m ; 的水分， 。 叩样 9 煤自燃倾向性等级分类及分类指标 9 . 1 煤自燃倾向性等级分类 煤自 燃倾向性等级分为三类 工类容易自燃, II 类 自 燃和m类不易自燃。 9 . 2 煤自燃倾向性分类指标 以每克干煤在常温 3 0 0C 、 常压 1 . 0 1 3 3 X1 0 5 P a 下的吸氧量作为分类的主指标， 煤的自燃倾向性 指标如表 1 、 表 2 表 1 煤样干燥无灰基挥发分V _ 1 8 时自燃倾向性分类 自燃倾向性等级自燃 倾 向性煤的吸氧量V , / c m / g 工类容 易 自燃V , o . 7 0 Q类自燃0 . 4 0 V e 簇 0 . 7 0 m类不 易 自燃V , 毛 0 . 4 0 表 2 煤样干燥无灰基挥发分 V -镇1 8 时自燃倾向性分类 自燃倾向性等级自燃 倾 向性 煤的吸氧量V, / c rn / g 全硫 S a / I类容 易 自燃讥 I . 0 0 2 . 0 0 Q类自 燃V d l - 0 0 m 类不 易 自 燃 2 . 0 0 1 0 方 法精密度 煤吸氧量测定结果的重复性和再现性临界差如表 3 的规定。 表 3煤吸舰f测定重复性和再现性 临界差 一 一 翌} V,/cm /g0. 05 一一 刊 一一 -M iV}}r V,/cm /g0.10 GB / T 2 0 1 0 4 -2 0 0 6 附录A 规范性 附录 专 用标准样 品管 A. 1 标准样 品管材质 标准样品管的材质应为不锈钢、 玻璃等吸附性能极小的材料制作。 A . 2标准样品管的形状 标准样品管应为“ U” 型管， 其结构示意图如图A . 1 所示。 图 A.专用样品管结构示意 图 GB/ T 2 01 0 4 -2 0 0 6 附录B 规范性 附录 煤层 自燃倾 向性鉴定采样 方法 B . 1 总则 本采样方法适用于煤 自燃倾向性色谱吸氧鉴定法测试煤样的采取。 B . 2 设计矿井前， 或延深水平， 或开采新区之前， 即对所有开采煤层和分层的采煤工作面或掘进工作 面采取有代表性的原始煤样。 B . 3 同一采样区域 如矿井、 水平、 煤层 、 采区、 工作面等 采取的煤层煤样不得少于2个 B . 4 采样地点符合下述情况之一时应分别加采煤样， 并描述采样地点的具体情况; B . 4 . 1 地质构造复杂、 破坏严重 如有褶曲、 断层等造成破坏带及岩浆侵人等情况 的地带; B . 4 . 2 煤岩成分在煤层中分布状态明显， 如镜煤和亮煤集中存在， 并含有丝炭的地点; B . 4 . 3 煤层中富含黄铁矿的地点。 B . 5 采取歼石堆样品或在露天矿采样时， 应按有关规定布置采样点， 采取有代表性的煤样， 开采台阶 较高时要在有代表性的区段上采样。 B . 6 采样时， 先把煤层表面受氧化的部分剥去， 再将采样点前面的底板清理干净， 铺上帆布或塑料布， 然后沿工作面垂直方向划两条线， 两线之间宽度为 1 0 0 -1 5 0 m m， 在两线之间采下厚度为5 0 m m的煤 作为初采煤样 B . 7 把采下的初采煤样打碎到 2 0 - 3 0 mm大的粒度， 混合均匀， 依次按锥堆四分法， 缩分到1 k g左 右， 作为原煤样装人铁筒 或较厚的塑料袋 中， 封严后送试验室或寄运。 B . 8 新采煤层或分层首次采样进行自燃倾 向性鉴定时， 必需在同一煤层或分层的不同地点采取 2 -3 个煤样进行鉴定。 B . 9 地质勘探钻孔取煤芯样 B . 9 . 1 从钻孔中取出煤芯， 立即将夹石、 泥皮和煤芯研磨烧焦部分等清除， 必要时将煤芯用水清洗， 但 不要泡在水中。 B . 9 . 2 将清理好的煤芯立即装人铁筒 或厚塑料袋 中， 封严送试验室或寄运 B . 9 . 3 所取煤芯同样应具有代表性， 并注明煤层、 厚度和倾角等条件 B . 1 0 每个煤样必需备有两张标签， 分别放在装煤样的容器 务必用塑料袋包好， 以防受潮 中和贴在 容器外， 标签按要求填写， 字迹要清楚。 B . 1 1 标签 a 委托煤样编号; b 单位名称; c 煤层名称; d 煤种 按国家分类标准 ; e 煤层厚度; f 煤层倾角; 9 采煤方法; h 自 然发火期 经验发火期 ; i 采样地点; J 采 样日 期、 采样人; k 其他需要说 明的情 况。