煤層自燃條件與防滅火措施

暴露在空氣中的煤，由于氧化放熱導(dǎo)致溫度逐漸升高，至70～80℃以后溫度升高速度驟然加快，當(dāng)達(dá)到煤的著火點(diǎn)（300～350℃）時(shí)，引起燃燒，這種現(xiàn)象稱為煤層自燃。
        1 　煤層自燃條件
        煤體要發(fā)生自燃必須具備以下四個(gè)條件：
        ①具有低溫氧化性，即有自燃傾向的煤以破碎狀態(tài)存在；
        ②有大于12%氧含量的空氣通過(guò)這些碎煤；
        ③空氣流動(dòng)速度適中，使破裂煤體有積聚氧化熱的環(huán)境；
        ④在上述3個(gè)條件同時(shí)具備的狀態(tài)下，持續(xù)一定的時(shí)間，使煤體可以達(dá)到著火溫度。
        只要同時(shí)具備上述4個(gè)條件，煤炭自燃 發(fā)火即可發(fā)生。但實(shí)際中很難找出某兩次煤炭自燃發(fā)火的發(fā)生條件是完全相同的。這樣，對(duì)煤炭自燃發(fā)火的條件就很難作出定量分析。
        2 　防滅火措施
        2. 1 　礦井開(kāi)拓、開(kāi)采方面的措施
        1) 合理的開(kāi)拓開(kāi)采部署。生產(chǎn)實(shí)踐證明,開(kāi)采有自燃的煤層,正確選擇開(kāi)拓開(kāi)采方式,對(duì)防止煤層自燃有決定性作用。具體地說(shuō),盡量簡(jiǎn)化巷道布置,減少輔助性巷道,采用巖石集中巷和巖石上山,煤層內(nèi)盡量少布置巷道,減少對(duì)煤體的切割。當(dāng)巷道沿煤層布置時(shí),應(yīng)采取措施,盡量將暴露的煤體封閉,減少暴露煤體與空氣接觸。每個(gè)工作面應(yīng)盡量在發(fā)火期內(nèi)開(kāi)采完畢,以利采空區(qū)封閉。
        2) 合理的采煤方法。長(zhǎng)壁式采煤法比短壁式采煤法巷道布置簡(jiǎn)單,資源回收率高,有利于防止煤層自燃。開(kāi)采有自燃的煤層,應(yīng)盡量采用長(zhǎng)壁采煤法,工作面采用后退式回采,全部冒落法管理頂板,煤層頂板易于冒落壓實(shí),可減少采空區(qū)漏風(fēng),有效地防止煤層自燃。
        3) 合理的開(kāi)采順序。對(duì)于煤層群為避免上、下煤層開(kāi)采后的采空區(qū)導(dǎo)通后漏風(fēng),引起煤層自燃合理的開(kāi)采順序。對(duì)于煤層群為避免上、下煤層開(kāi)采后的采空區(qū)導(dǎo)通后漏風(fēng),引起煤層自燃,應(yīng)采用“扒皮”式開(kāi)采。
        4) 無(wú)煤柱開(kāi)采。煤層自然發(fā)火首先要有破碎的具有自燃傾向的煤,無(wú)煤柱開(kāi)采時(shí),則可盡量減少采空區(qū)的浮煤和煤柱殘煤,減少煤層發(fā)火的可能性。回采工作面采用沿空巷道,采區(qū)上山不留煤柱,實(shí)行回采工作面跨上山開(kāi)采。
        5) 保持合理的工作面推進(jìn)度。隨著回采工作面的不斷推進(jìn),采空區(qū)不斷冒落且逐漸被壓實(shí),采空區(qū)漏風(fēng)也逐漸減少。實(shí)踐證明,當(dāng)工作面推進(jìn)到某一段距離后,漏風(fēng)量減少到危險(xiǎn)風(fēng)量以下,此時(shí)采空區(qū)不會(huì)出現(xiàn)煤層自燃。因此,回采工作面保持一個(gè)必要的推進(jìn)度,也是消除采空區(qū)自燃的一項(xiàng)必不可少的措施。
        2. 2 　礦井通風(fēng)方面的措施
        1) 控風(fēng)防火。礦井通風(fēng)也是防滅火的一個(gè)重要措施。礦井通風(fēng)等積孔過(guò)小,負(fù)壓太大,會(huì)造成井下漏風(fēng)嚴(yán)重,引起煤層自燃。有條件的礦井應(yīng)采用分區(qū)式通風(fēng),該系統(tǒng)不但適合于高瓦斯礦井,而且可以降低礦井總風(fēng)阻,一旦礦井發(fā)生火災(zāi),便于控制風(fēng)流,隔絕火區(qū)。
        2) 均壓通風(fēng)。采用預(yù)防性均壓通風(fēng)方式,回采工作面和相鄰巷道之間“兩道一線”盡量減少壓差,實(shí)現(xiàn)均壓通風(fēng),減少漏風(fēng)。隨著回采工作面的推進(jìn),頂板不斷冒落,密閉上方的“懸空”被壓實(shí),形成隔離帶。這樣可以減少采空區(qū)漏風(fēng),將采空區(qū)的“三帶”減小,阻止煤層自燃。
        3) 通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置。井下風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)等通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)置位置應(yīng)合理,盡可能設(shè)在圍巖堅(jiān)固、地壓穩(wěn)定的地點(diǎn),兩道風(fēng)門(mén)采用閉鎖裝置,不同時(shí)打開(kāi),避免“負(fù)壓沖撞”。
        2. 3 　防滅火措施
        1) 灌漿防滅火。根據(jù)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上節(jié)省的原則,建立礦井灌漿防滅火系統(tǒng)。當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)黃土少,采用黃泥灌漿取土困難時(shí),可采用注凝膠和粉煤灰的防滅火方法。凝膠是一種高分子化合物,粉煤灰可直接從鄰近的火力發(fā)電廠取得,平時(shí)采取局部灌漿的方式,當(dāng)采空區(qū)發(fā)火時(shí),則采取滿灌。
        2) 阻化劑防滅火。可以采用機(jī)動(dòng)性噴灑壓注工藝系統(tǒng),對(duì)采空區(qū)、煤層巷道冒落孔洞、開(kāi)采線、終采線和煤柱裂隙噴灑、壓注阻化劑,覆蓋或包裹碎煤,封堵裂隙,阻止煤的氧化,起到防火作用。
        3) 撒凝膠。對(duì)巷中的聯(lián)絡(luò)巷、斷層帶、工作面切眼、運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷等灌撒凝膠,阻止煤層與空氣接觸,防止煤層氧化自燃。另外,對(duì)發(fā)火嚴(yán)重的回采工作面,當(dāng)工作面推進(jìn)1 個(gè)月后,在整個(gè)工作面后方的采空區(qū)撒凝膠,形成凝膠隔絕帶,對(duì)采空區(qū)起到封閉作用,可有效阻止采空區(qū)浮煤的自燃。
        4) 惰性氣體防滅火。對(duì)已經(jīng)自然發(fā)火的回采工作面,采用注入惰性氣體使其盡快熄滅。在封閉自燃的回采工作面之前,先注入惰性氣體,沖淡采空區(qū)中的氧氣,再利用快速封閉鐵門(mén)進(jìn)行密閉,達(dá)到滅火和防止瓦斯爆炸的目的。
        2. 4 　監(jiān)測(cè)監(jiān)控方面的措施
        煤層自燃一般是由于采空區(qū)內(nèi)浮煤引起,而不是人們能直接看到的工作地點(diǎn)或巷道內(nèi)。故煤層自燃的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)必須根據(jù)礦井自燃火災(zāi)的特點(diǎn)及其防治技術(shù)的具體情況綜合考慮。
        煤層自然發(fā)火是煤礦5 大災(zāi)害之一,對(duì)煤礦安全生產(chǎn)威脅極大。通過(guò)對(duì)煤層自然發(fā)火的原因分析,提出了在開(kāi)采過(guò)程中需采取的安全措施。通過(guò)這些措施的實(shí)施,可有效防止煤層自然發(fā)火事故。