煤矿井下自燃发火的研究与防治

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1、煤矿井下自燃发火的研究与防治相关专题：科技动态时间：2011-11-1520:11来源：阿里巴巴化工价格库兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿井井下煤炭自燃防治方面存在的问题进行了认真分析和归纳，就煤矿井下煤炭自燃的机理与规律等问题与有关单位共同开展了深入的研究，并且在此基础上探索出了煤矿井下防灭火的适用新技术，有效地保障了矿井的安全生产。需要说明的是，诸如“三相泡沫防灭火技术”等在其它矿区应用的先进技术本文限于篇幅没有进行论述。1煤炭自燃的研究1）煤炭自燃研究有新进展由西安科技学院完成的“煤氧复合过程及放热强度测算方法”，通过测定兖

2、州矿业（集团）公司东滩煤矿3#煤层所采煤炭的耗氧速率和CO、产生速率，根据煤的分子表面活性结构可能与氧复合过程的键能变化量，计算出了煤炭复合放热强度，在此类研究中是一个突破。煤炭自燃过程的实质是煤体氧化放热和散热这对矛盾运动发展的过程。当发热大于散热的时候，煤体的热量得以积聚，温度升高，最终导致自燃。因此，研究煤炭的自燃，首先应当研究煤的放热强度。煤体热量产生的最主要根源是煤氧复合，但是由于常温下的煤氧复合速度缓慢，人们一直未能解决放热强度的直接测定问题。此项研究结果表明：根据煤炭表面分子结构的类型，推出了煤体表面分子存在的7种活性结构，这些活性结构

3、是常温下与氧发生化学反应的主体；煤表面活性结构与氧复合的过程中存在着化学吸附和三步化学反应过程，根据每一步反应时化学键能的变化，可以推算出化学吸附及反应每生成1molCO、等气体产物的平均键能变化量；通过实验可以测定出煤体在不同温度下的耗氧速率、CO及的产生速率，若煤氧复合消耗的氧全部转化成CO和，两者的产生量和各自的实际生成量成正比，则依据耗氧速率、CO和产生速率就可以计算出煤氧复合放热强度；若煤氧复合消耗的氧除了实际生成CO和以外，其余的均与煤发生吸附，那么据此同样可以计算出煤氧复合的放热强度；由于煤氧复合时实际消耗的氧一部分与煤发生化学吸附，一

4、部分与煤反应生成中间产物，还有一部分与煤反应生成CO与，故煤氧复合的实际放热强度则应当介于上述两者的计算结果之间。2）煤层自燃发火规律研究兖州矿业（集团）公司通风处开展了对煤层自燃发火规律的研究，并且在此基础上提出了实施防灭火的有效措施。综合机械8化开采分层开采时煤层的自燃发火明显存在以下规律：第一，就发火点在采空区的分布而言，中部的发火几率低，周边的发火几率高，分别占到综合机械化开采分层采空区发火总次数的10.7%和89.3%，可称为“发火的空间分布规律”。第二，就发火点的生成与工作面的回采关系而言，本分层回采时引起本分层采空区发火的几率低，下分层

5、及邻区准备和回采时引起上分层或相邻采空区发火的几率高，分别占到综合机械化开采分层采空区发火总次数的14.3%和85.7%，可称为“发火的时间分布规律”。综合机械化放顶煤开采时的煤层自燃发火有以下特点：第一，就综合机械化放顶煤开采的采空区而言，发火主要威胁仍然来自相邻的采空区，而非本工作面的采空区，分别占到综合机械化放顶煤开采工作面采空区发火总次数的86.7%和13.3%。第二，采空区发火的重点部位在相邻的采空区“两道”和停采线，分别占到综合机械化放顶煤开采工作面采空区发火总次数的60.0%和26.7%（分层综合机械化开采为42%和40%）；与分层综合

6、机械化开采工作面的采空区发火相比较，“两道”的危险性有所上升，而停采线的危险性有所下降。第三，顺槽及切眼顶板煤柱发火十分严重，占与综合机械化放顶煤开采工作面相关联的发火总次数的34.8%，是采煤工艺变化带来的一类特殊类型发火。另外，综合机械化放顶煤开采时煤层的自燃发火期有缩短的趋势，这仍然是由综合机械化放顶煤开采的巷道布置特点所决定的。此项研究认为：要充分发挥各种防灭火技术的效能及最大限度减少自燃发火次数，就须高度重视实施各种防灭火措施的相对时间问题；有必要对采空区内部风流运移规律进行深入研究，以便更准确地指导各种防灭火措施的实施。3）煤炭自燃发火危

7、险性评价指标兖州矿业（集团）有限责任公司开展了“煤炭自燃发火危险性评价指标”的研究，认为应当以煤炭对自燃的敏感程度和外在的开采条件作为评价的基础，并且还应当对自然发火危险性评价指标方法存在的某些局限性进行了评价。煤炭的自燃发火是煤的内在特征（包括煤的自然物理特征和埋藏地质条件）与开采共同作用的结果，人们以此为基础研究出了多种煤炭自燃发火危险性评价的预测方法。其中，以煤的内在因素为基础的分类方法就有交叉点温度法、Olpinski指标、吸氧法、绝热氧化法、煤的初始升温率（IRH）和总温度上升值（TTR）预测方程等。8尽管有大量的实验方法可以用来对煤的自燃

8、发火倾向性进行分类，但是没有哪一种测试方法能够综合考虑影响煤炭自然发火的各种因素。在实验室的条件下无法模拟井