浅议易自然煤层综采防灭火技术

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1、浅议易自然煤层综采防灭火技术　　【摘要】综合机械化采煤条件下的自然发火防治技术是易自燃煤层、瓦斯矿井经常面临的一大课题。本文阐述了煤层自燃发火的机理，对自燃预测及火源定位技术进行了介绍，最后总结了煤矿易自燃煤层常用的防灭火技术，并提出了合理的建议。【关键词】易自燃煤层；综采；自燃预测；防灭火引言煤的自燃火灾危及人员生命，烧毁设备及有用资源，严重地危害着矿井安全与生产。当煤矿浮煤具备良好的漏风、供氧和蓄热条件时，就能造成采空区浮煤自燃，引发自燃火灾，从而危及工作面的正常回采，烧损设备；甚至时引发大规模井下火灾和瓦

2、斯爆炸事故，造成大量人员与财产的损失。我国煤矿火灾十分严重，每年都会造成重大的财产损失和人员伤亡，而煤矿火灾中90%以上又是煤层自燃火灾。有效治理易自然煤层综采防灭火技术自燃火灾是保障其安全、高效开采的关键。1煤层自燃发火机理6煤炭自燃发火的过程实质就是煤炭氧化放热和周围介质散热这对矛盾运动发展的过程。煤体氧化生热大于周围介质散热的时候，热量得以积聚，煤温就能不断升高，煤体氧化生热与周围介质散热强度相同时，氧化带就会停滞在一定温度下的暂时动平衡状态，当外界条件改变，其动平衡状态被打破，氧化区温度也随之发生变化；

3、如果煤体氧化生热小于周围介质散热自燃现象就不会发生。煤炭之所以能够自燃，主要原因是氧化区氧化生热长期大于等于周围介质散热能力而造成的。煤炭自然发火严重威胁矿井安全生产，煤矿必须强化自然发火防治工作，杜绝自燃现象发生。但是，盲目追求加大防火投资，必然造成吨煤成本增加和不必要的浪费，又不利于煤矿经济效益的提高。因此，自燃防治工作应坚持安全、经济、效益原则，做到分析全面、方向明确、投资到位、措施有效。2自燃预测及火源定位技术6煤炭自燃的预测预报，需要解决三个问题：一是煤体自燃隐患点或火源点的位置；二是煤体自燃隐患点或

4、火源的温度及火情进展状态；三是自燃隐患发展到着火需要的时间。要解决这些问题，必须从煤炭的自燃机理着手。煤炭低温自燃（200℃以下）是一个极其复杂的物理、化学作用过程。其实质是：破碎煤体表面的活性官能团与空气中的氧发生一系列的物理、化学吸附，以及小部分的化学反应，从而生成一系列的标志性气体并伴随着热量的释放，在特定的散热环境中，当产生的热量大于散热量时，煤体就随热量的积聚升温；若供氧充分，就会加快煤体的反应速度，同时放出的热量增加，放热量增加又使煤体升温速度加快，如此反复循环，最终导致煤体燃烧。由于煤体导热性差，

5、自燃火源点通常较为隐蔽，但在自燃过程中，煤氧相互反应会放出热量与气体，并加热周围介质，向外逸出气体，因此煤炭自燃的早期预测预报和火源探测就是根据其自燃过程中本身或周围介质的物理与化学变化来实现的。火源定位是对煤炭自然发火位置及范围的确定。煤炭自燃区域（火源）探测定位原理均是测量煤自燃过程中煤体或周围介质的物理参数或化学参数的变化量，以此作为判别指标确定自燃程度和范围。由于煤炭自燃火源有较强的隐蔽性，一般到了自然发火比较严重时才被发现，甚至是出现了明火时才被工作人员看到，造成非常严重的后果。目前火源探测的方法有遥

6、感、直接测温法、电法、磁法、同位素测氡法及火灾气体测量法等。当前在煤矿应用的火源定位技术有：钻孔探温技术、同位素测氡技术。它们通常结合钻孔气体分析及现场具体情况确定火源位置。3易自燃煤层防灭火技术3.1注浆防灭火技术6注浆防灭火技术就是将水与不燃性固体材料按适当比例的配比，制成一定浓度的浆液，利用输浆管道输送到可能自然发火的地点，防止煤炭的自燃发生。浆液经过沉淀渗透后，将防灭火区域中的残留碎煤包裹起来，隔绝其与空气的接触，以实现阻止煤炭氧化进展。由于浆液渗透到煤和矸石的缝隙内，能增强防灭火区域的碎煤和矸石的胶结

7、性，降低了该区域的孔隙度，减少了漏风。另外，注入的浆体还增加了采空区内的不燃物成分，减少了煤自燃氧化的面积。同时，对于已经自热的煤还有冷却、散热和降温的作用。目前使用的防灭火灌浆主要有随采随注和采后注浆两大类，主要形式有：工作面洒浆、工作面两道埋管压浆、工作面拖管压浆、采空区预埋管注浆、采空区预埋管注浆、浅孔密集钻孔注浆等。3.2氮气防灭火技术氮气具有无色、无味、无毒、化学性质稳定、不助燃、密度与空气相当、可以与空气混合的性质；若通过向相对封闭的遗煤区、高温隐患区注氮气，随着氮气的大量注入可以降低这些区域中氧气

8、的浓度。若隐患区氧气浓度降低到临界氧气浓度以下，则可以抑制煤氧化自燃的进展；若氧气浓度下降至5%～10%就基本可以抑制整个区域的自燃进展；若氧气浓度下降至3%以下就可以完全阻止煤的自燃甚至老火区的复燃，这便是氮气防灭火的机理。现场通过向采空区或火区中注入氮气，可以使这些区域呈正压状态，使外部空气无法逆流至隐患区；在明火区域采用氮气灭火，具有不会损坏或污染机器设备的优点。3.3凝胶防灭火