關(guān)于煤礦礦井開(kāi)采過(guò)程中的煤炭自燃現(xiàn)象的綜合防治及其應(yīng)用研究

摘 要：煤炭自燃發(fā)火會(huì)對(duì)煤礦的安全與生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害；要想不讓煤礦火災(zāi)繼續(xù)發(fā)展與蔓延，就必須制定一系列有效的防止煤自燃發(fā)火的措施。本文首先論述了煤的自熱影響因素，其次提出了有效防治煤炭自燃發(fā)火的措施，旨在降低煤炭自燃發(fā)火率。

關(guān)鍵詞：煤炭 自燃 防治措施

中圖分類號(hào)：TD82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0065-01

1 煤的自熱影響因素

1.1 煤質(zhì)

煤質(zhì)自身會(huì)對(duì)煤自熱造成一定的影響，首先，煤的品級(jí)；煤品級(jí)的高低直接的體現(xiàn)出了煤的實(shí)際變質(zhì)情況，通常將揮發(fā)分含量以及含煤量進(jìn)行說(shuō)明。品級(jí)低的純煤具有較高的自熱熱敏感性能，并且，其的自熱熱敏感性能會(huì)隨著煤品級(jí)的不斷提升而進(jìn)一步降低。所以，干燥褐煤非常容易產(chǎn)生自熱，而無(wú)煙煤不會(huì)產(chǎn)生自熱現(xiàn)象，不過(guò)，水分較高的褐煤與純褐煤相比不易發(fā)生自熱。其次，煤的水分含量；煤的水分含量會(huì)直接的影響到煤的自燃性，具有較高水分含量的煤，尤其是含量較高的褐煤與次煙煤在開(kāi)采與干燥前期階段，不會(huì)吸附水分，所以，無(wú)法將潤(rùn)濕熱全面的釋放出來(lái)。氧化煤所釋放出的熱量一般會(huì)提高其內(nèi)在水分溫度。同時(shí)，自熱過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)需要一定量的水分，所以，從低品級(jí)煤的角度上而言，水分就是煤自熱過(guò)程中的負(fù)催化劑。

1.2 開(kāi)采與運(yùn)輸過(guò)程中的環(huán)境因素

環(huán)境因素對(duì)煤自熱所造成的影響具體體現(xiàn)在：能夠?qū)е旅旱乃趾堪l(fā)生較大的變化；能夠使得煤氧接觸條件發(fā)生改變；能夠進(jìn)一步擴(kuò)散產(chǎn)生的熱量。首先是地質(zhì)因素；由于斷層與裂隙能夠使得空氣和水與煤間良好的接觸，所以，散熱增加不大，但是卻使得煤產(chǎn)生氧化的機(jī)會(huì)以及水的吸附程度不斷加大。即斷層與裂隙將煤自燃的危險(xiǎn)程度進(jìn)一步提高，并且具有一定深度的煤層地面很少漏風(fēng)。由于無(wú)法將采空區(qū)的遺煤進(jìn)行回采，因此使得煤的自燃危險(xiǎn)程度進(jìn)一步提高。其次，開(kāi)采因素；具體有兩個(gè)方面會(huì)對(duì)煤自燃造成影響，一種是通風(fēng)；另一種是煤破碎，在沒(méi)有通風(fēng)或者通風(fēng)較充足的區(qū)域，煤的自燃性不會(huì)太大，而在通風(fēng)不充足的區(qū)域，煤的自燃性非常大。

2 有效防治煤炭自燃發(fā)火的措施

2.1 膠體防滅火方法

將已經(jīng)配置好的溶液注入其中，其會(huì)在一定的時(shí)間與范圍內(nèi)發(fā)揮凝膠作用，讓不流動(dòng)與半固體形狀的凝膠將溫度較高的煤體進(jìn)行包裹，有著很好的防滅火作用。這一方法所使用的材料是阻化劑，使得膠體具有較好的阻化劑性能；由于成膠時(shí)間具有可控性，因此大大增強(qiáng)了實(shí)際操作的針對(duì)性；由于成膠過(guò)程屬于吸熱反應(yīng)，其膠體的形成凝結(jié)了水分，因此，膠體防滅火方法具有較高的降溫滅火作用。

當(dāng)做，最為先進(jìn)與合理的注膠系統(tǒng)就是智能化膠體防滅火系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要使用的是先進(jìn)的制漿系統(tǒng)、懸浮劑添加系統(tǒng)以及膠凝劑添加系統(tǒng)，可以自動(dòng)的對(duì)注膠流量及成膠比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，注膠時(shí)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)與控制各種參數(shù)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性能較高，成膠時(shí)間具有可控性；較高的防滅火性能等諸多優(yōu)勢(shì)。其主要由三個(gè)部分組合而成，即管網(wǎng)；地面部分、井下部分。地面部分具體涵蓋了制膠系統(tǒng)、懸浮劑添加設(shè)備、供水系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、濾漿器、增壓泵。利用流量傳感器與變頻器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)與有效的控制，同時(shí)結(jié)合實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開(kāi)關(guān)控制模式，對(duì)諸多材料的配比、系統(tǒng)流量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效的監(jiān)督與控制。井下部分屬于一種促凝劑添加設(shè)備，采用的是管網(wǎng)膠體壓注機(jī)。

2.2 惰性氣體防滅火方法

惰性氣體防滅火是一種低氧、不燃燒、不助燃的混合氣體防止或撲滅井下火災(zāi)的作業(yè)。使用較為廣泛的惰性氣體是二氧化碳、氮?dú)庖约叭加投铓?。氮?dú)鉁缁饎┻m合在綜放開(kāi)采條件下采空區(qū)中使用，二氧化碳滅火劑適合用在精密度與價(jià)格高的儀器與電器設(shè)備中；燃油惰氣通常適合用在由于自然火災(zāi)而引起火災(zāi)的封閉區(qū)域。

將濃度高的惰性氣體注入到采空區(qū)中，能夠進(jìn)一步降低氧氣濃度，部分惰性氣體代替了氧氣進(jìn)入到了煤體裂隙表面中，使得煤表面吸附氧氣量降低，有效的延緩了遺煤的氧化放熱速度；惰性氣體注入到采空區(qū)后，使得氣體靜壓有所提高，避免了過(guò)大的風(fēng)量漏入到采空區(qū)中，煤炭與空氣接觸機(jī)會(huì)進(jìn)一步減少；由于惰性氣體在流入與經(jīng)過(guò)煤體表面過(guò)程中，對(duì)煤氧化所釋放出的熱量進(jìn)行了吸附，延緩了煤溫度升高的速度。惰性氣體在與采空區(qū)的易燃、易爆性氣體混合在一起后，隨著惰性氣體濃度的進(jìn)一步提高，有效的縮小了爆炸范圍。而當(dāng)易燃性氣體和惰性氣體間的混合物比例保持在一定值時(shí)，混合物的爆炸上限就會(huì)與下限重合，從而避免混合物發(fā)生爆炸。由此可以看出，惰性氣體能夠迅速的占滿采空區(qū)或者火災(zāi)區(qū)域，讓區(qū)域內(nèi)沒(méi)有足夠的氧氣而使得煤無(wú)法氧化自燃；惰性氣體還能夠?qū)⒎忾]區(qū)域內(nèi)部與外部的壓力差進(jìn)一步降低，避免漏風(fēng)；其并不會(huì)對(duì)井下環(huán)境及機(jī)電設(shè)備造成任何的污染。這一技術(shù)除了可以避免瓦斯爆炸帶來(lái)的危險(xiǎn)之外，同時(shí)還可以降低漏風(fēng)，有效防止了煤的自燃。

2.3 均壓防滅火方法

這一方法主要是采用通風(fēng)技術(shù)的方式，將漏風(fēng)風(fēng)路兩端的風(fēng)壓差進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，以確保采空區(qū)或者火區(qū)漏風(fēng)量能夠降到最小，從而有效消除或者避免自燃發(fā)火現(xiàn)象的發(fā)生。由于使用條件各異，因此，均壓防滅火通常有兩種類型：第一類是開(kāi)區(qū)均壓；應(yīng)在生產(chǎn)工作面上構(gòu)建一套均壓系統(tǒng)，以確保其后部采空區(qū)不會(huì)發(fā)生大量的漏風(fēng)現(xiàn)象，這樣除了能夠避免一氧化碳等有害物質(zhì)超出規(guī)定的限額或者向工作面不斷涌出之外，同時(shí)，還可以防止煤發(fā)生自燃現(xiàn)象，保證了回采工作面順利、安全的持續(xù)生產(chǎn)，這就是我們常說(shuō)的開(kāi)區(qū)均壓技術(shù)。用在開(kāi)采方面的均壓不僅能夠?qū)︼L(fēng)流方向進(jìn)行有效的指導(dǎo)與調(diào)整，而且還大大降低了工作面后部采空區(qū)遺煤自燃次數(shù)，緩解或消除了煤自燃火災(zāi)與火災(zāi)氣體的現(xiàn)象。第二類是閉區(qū)均壓；其主要作用于煤炭可能發(fā)生自燃情況而已經(jīng)封閉了的區(qū)域，這一方法能夠避免火災(zāi)現(xiàn)象的發(fā)生，這就是我們常說(shuō)的閉區(qū)均壓防火技術(shù)。用在封閉區(qū)的均壓能夠避免遺煤自燃發(fā)火，同時(shí)還能夠快速的將火災(zāi)熄滅。另外，均壓技術(shù)對(duì)于風(fēng)流方向的指導(dǎo)與調(diào)整具有重要作用，可以避免火災(zāi)氣體對(duì)其造成的威脅，它涉及到了防滅火工作的諸多環(huán)節(jié)，諸如，選擇正確的通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)構(gòu)筑物的具體位置等等；目前，已有部分礦區(qū)將其用到了防止瓦斯涌出以及對(duì)積存瓦斯進(jìn)行處理等方面，這使得均壓理論在煤礦礦井災(zāi)害防治過(guò)程中得到了良好的應(yīng)用且領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。雖然均壓技術(shù)實(shí)際實(shí)施過(guò)程中具有較快的速度，防火效果也較高，成本費(fèi)用低，但是均壓穩(wěn)定性能不高，操作十分的繁瑣，控制難度較大，必須加強(qiáng)管理與調(diào)節(jié)。在構(gòu)建均壓通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在具體的回采工作面的基礎(chǔ)上構(gòu)建一套與其相適應(yīng)的均壓通風(fēng)設(shè)施。

3 結(jié)論

綜上所述可知，應(yīng)根據(jù)不同的情況，制定出各種防治措施，合理的運(yùn)用各種能夠防止煤自燃的技術(shù)，從而保證煤礦礦井開(kāi)采的安全性；我國(guó)關(guān)于防治煤礦礦井開(kāi)采過(guò)程中的煤炭自燃發(fā)火方面的技術(shù)研究的還不夠深入，現(xiàn)階段，非常有必要加強(qiáng)這方面的研究，以促進(jìn)煤礦業(yè)持續(xù)良好的發(fā)展。

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