珙泉煤矿煤层自然发火规律及防治技术研究报告

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1、珙泉煤矿煤层自然发火规律及防治技术研究目录珙泉煤矿煤层自然发火规律及防治技术研究1.前言1.1研究的背景及意义煤层自然发火是煤矿开采过程经常遇到的一种灾害，全国大多数矿井的煤层都发生过煤层自然发火。煤层自然发火不仅与煤层本身的自然倾向性有关，更与开采深度、开采方式、埋藏条件等因素息息相关。目前对于煤层自燃灾害问题处理相对普遍和易掌握的技术有灌浆、注阻化剂、注氮和注惰泡等，但是各种技术如何具体地实施，以及在生产过程中如何合理的使用这些措施并达到较好的效果，尤其是对于近距离易自燃煤层群煤层的开采，还没有形成一整套有针对性的综合防治技术系统，因此，对该地质条件下的煤层开采的自然发火防治技术需要更深入

2、的研究。珙泉煤矿矿区内含可采煤层2层，即C1、B4煤层；含局部可采煤层2层即B3、B2煤层，矿山获准开采C1、B4、B3、B2煤层，主采煤层为C1、B4煤层。煤层间距为3.5m，局部地区煤层间距甚至更小，还伴随合层现象，矿区开采为近距离煤层群开采。C1煤层厚度为0.25~2.83m，平均1.21m，B4煤层厚度为0.97~2.66m，平均为1.53m。煤层为易自燃煤层，最短自然发火期为18天。珙泉煤矿二水平开采煤层主要为C1、B4煤层，煤层倾角为20~27°。煤层内由于受到二水平22采区中部一条大断层的影响，C1、B4煤层出现合层现象，其中还有众多的小断层使煤层重复、缺失或增厚、变薄甚至不可采

3、，严重影响工作面布置和煤炭生产能力。据统计矿井投产至今，全矿井共发生自然发火25次，近十年百万吨发火率为6.9次。近几年来珙泉煤矿发火比较严重，多次出现工作面后部采空区自燃，自2007年至今，珙泉煤矿共发生5次工作面自然发火，1次密闭内自燃，其中2009年1年当中就发生了3次。根据矿方提供的资料看，发火的根本原因是由于开采煤层间距小，上部采空区遗煤垮落，造成漏风通道复杂，当工作面推进度减小时，后部采空区遗煤氧化，导致自然发火。从另外一个方面可以看到珙泉煤矿虽然建立了自然发火预报系统，但主要是通过对CO等气体的分析和监测，并没有形成完善的监测指标体系，也没有对煤自燃临界参数进行测定，致使采空区气

4、体的具体数据无法反应采空区内部的情况，对推进度的也没有具体的要求。比如2253工作面的几次发火，正是由于前期对CO指标气体没有一个合理的范围，无法判断采空区情况已经到达什么程序，才使得当CO达到几百ppm的时候才意识到，给自然发火的提前预防带来了隐患。根据珙泉煤矿矿的实际地质条件以及实际开采条件，以及自然发火危险源的初步分析，该矿煤自燃发火因素及防治技术存在以下方面的特点：①.该矿区开采煤层为近距离煤层，进行下分层开采时容易形成新老采空区贯穿，又利用采空区内漏风，为自然发火创造条件；②.该矿区缺少较完善和科学的煤自燃临界指标参数；③.该矿煤矿自燃火灾预防体系不够完善。综合分析发现该矿在开采的过

5、程中存在很大的程度自燃危险性，而且其可能发生自燃的环境复杂多样，尤其在工作面遇到地质构造带时，对自燃问题的处理变得相当困难，因此，该项目结合珙泉煤矿现有的防灭火措施和手段，着重研究该矿煤层的自然发火规律，煤层自燃的临界指标参数，并提出相应的防灭火具体措施，以确保工作面的正常生产。制订煤层自燃火灾综合防治方案，形成一整套较完备的“以防为主、重点治理、防治结合”的煤层自燃综合防灭火技术，对保障矿井安全生产，实现企业高产高效意义重大。1.2研究现状煤自燃的发生和发展是一个极其复杂的、动态变化的、自动加速的物理化学过程，其实质是一个缓慢地自动氧化、放热、升温最后引起燃烧的自发过程。煤层自燃火灾一般发生

6、在距煤体暴露面一定距离的深部，一旦发现煤体暴露面处有自燃征兆，煤体已储存了大量热能，火源点周围煤岩体温度都很高，要降低大范围高温煤岩体的温度是很困难的；同时高温煤体的氧化活性很高，隔氧窒熄而暂时扑灭的煤体火灾遇氧后能很快复燃。简言之，煤体自燃具有火源隐蔽，不易发现；煤层自燃过程发展期较长，一旦发现明火，周围岩层已处于较高的温度，储存热量很大，高温范围较大；灭火周期长，不易扑灭，灭后易复燃等特点。研究煤自燃机理及过程是认识自燃规律、建立预测预报理论、开发防治技术的基础。研究煤自燃的过程，需解决两个方面的问题：一是如何通过实验真实地再现煤自然发火的全过程，以此研究和分析煤自燃特性及其动态发生、发展

7、和变化的过程；二是在各种不同的实际条件下，煤自然发火过程如何，煤氧化自燃在形成和延续过程中需具备怎样的外部环境。煤层自然发火预测预报是矿井火灾预防与处理的基础，只要能够准确、适时地进行煤层火灾的预报，就能做到有的放矢地采取预防煤层火灾的措施，提高煤矿防火工程的经济效益。但在实际条件下，很难确定煤多少天会发生自燃，高温区的位置在哪里，火区发展到何种程度，范围有多大，煤温有多高，实施灭火工程后的效果如