采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

采空区煤自燃机理及其防治技术研究现状

王晚宁

（山西朔州平鲁区兰花永胜煤业有限公司，朔州 036002）

摘要：随着煤矿机械化水平不断提高，开采速度加快，引起采空区面积扩大和遗煤增多，使得采空区煤炭自燃隐患更加突出，大面积采空区煤炭自然发火率高、火灾危害大，对其成因和灭火技术的研究有助于最大限度的降低大面积采空区煤炭自燃火灾的危害程度。通过分析国内外学者对煤自燃机理的不同说法，提出了煤自燃过程的3个阶段，即准备阶段、氧化阶段和自燃阶段。根据对煤炭自燃机理的研究，将防治技术措施按其作用机理可分为：灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等4类。通过以上理论分析将对永胜煤矿采空区防灭火具有一定的指导意义。

关键词：煤炭；自燃机理；防治技术

中图分类号：TD 822

Spontaneous combustion of coal mined-out area and its

mechanism of control research

Abstract：As the improvement of mechanization level and producing rate in coal mining，the residual coal of goaf increased and expansion，the hidden danger of spontaneous combustion in goaf become more serious．By analyzing the different viewpoints of domestic and abroad scholars，the phases of coal self-ignition are put forward，that is latency phase，self-heating phase and self-ignition phase，and also pointed out the three conditions of coal spontaneous combustion．According to research on self-ignition theory propose four kinds of measures：grouting extinguishing fire，uniform pressure extinguishing fire，inhibitor extinguishing fire and inert gas extinguishing fire．Above theoretical analysis will Yongsheng coal mine goaf of fire prevention has some significance.

Key words：coal；self-ignition theory；prevention and control technique

0 引言

煤炭自燃是我国矿井的主要灾害之一长期以来严重威胁煤矿的安全生产和影响矿井的经济效益。在我国国有重点煤矿中存在有煤炭自燃的矿井占矿井总数的56％因煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的90．94％。近年来，综放开采技术在我国得到广泛采用，永胜煤矿也采用了综放开采，生产效率得到了大幅提高，但这种采煤方法多数存在冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重等缺点，使得自然发火频繁，已成为制约其发展的主要因素之一。因此，了解煤炭氧化的基本规律，研究煤炭自燃的机理及对煤炭自燃的防治技术进行分类研究，对于制定有效的防灭火措施，避免和减少防灭火工作的盲目性至关重要。 1 煤的自燃发展过程

按照现在被大多数学者所公认的煤氧作用学说，煤的自燃发展过程一般分为3个阶段，

即准备阶段，氧化阶段和自燃阶段。 [1]

1.1 准备阶段

即煤的低温氧化过程，又称为潜伏期，煤的变质程度和外部环境决定潜伏期的时间长短，如褐煤几乎没有准备阶段，而烟煤则需要一个相当长的准备阶段。

1.2 氧化阶段

经过准备阶段，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物先后分解成水、C02和CO，产生大量热量使煤温上升，当温度超过临界温度60-80℃时，煤温急剧增加，氧化加剧，煤开始出现干馏，生成碳氢化合物等火灾气体，煤呈赤热状态，当达到着火温度以上时便燃着。这一阶段为煤的氧化阶段。

1.3 稳定燃烧阶段

这一阶段是煤从低温氧化发展成自燃的最后一个阶段。主要特征是：空气中氧含量显著减少，CO2的数量倍增，同时由于燃烧不完全和C02受热分解，而产生更多的CO，巷道中出现浓烈的火灾气体和烟雾，有时还出现明火，火源温度达1000℃左右。

综上所述，煤体要发生自燃必须具备以下3个条件：开采的煤炭本身具有低温易氧化性能，有连续、适量漏风供氧的条件，煤炭氧化所生成热量速度大于散热速度。这3个条件同时存在的时间大于煤炭最短自燃发火期。

2 煤炭自燃防治技术措施作用的分类

“预防为主”是防治煤炭自燃火灾必须遵循的原则。目前，国内外用于防治煤炭自燃的措施很多，常规的有：灌浆防灭火、均压防灭火、阻化剂防灭火、惰气防灭火等。

2.1 采空区遗煤的注桨、阻化、惰化

均压、堵漏主要是控制向采空区遗煤的供氧。而注浆、阻化、惰化技术则是直接防止采空区遗煤进一步接触氧气，进而阻止遗煤氧化的措施。注浆防灭火就是将水与不燃性固体材料按适当的比例配制成一定的浆液，利用注浆管送到指定地点。不燃性固体材料承担充填裂隙、隔断漏风、覆盖在遗煤表面隔绝空气与煤接触的作用。水不但是利用它的流动性搬运不燃性固体材料，同时也有降低遗煤热量作用。一般采用黄泥灌浆，为改变浆液的流动性和控制浆液脱水时间可掺加化学添加剂。注浆方式有工作面洒浆、预埋管路注浆、采空区灌浆、 邻近采面或巷道钻孔注浆等。

阻化技术主要有钻孔压注阻化和汽雾阻化。钻孔压注阻化是向高温点打钻，用压注泵通过钻孔向高温点压注15％浓度的阻化液，它的作用是对高温点降温并形成一种保护膜将遗煤包裹阻止其进一步氧化。汽雾阻化是将1 5％的阻化剂水溶液通过加压泵加压，利用管路和汽雾发生器转化成可悬浮在空气中的微小颗粒雾滴，借助扩散漏风的作用将阻化汽雾带入采空区遗煤区域，对遗煤进行阻化，从而起到防灭火的作用。

惰化技术主要是向工作面后方 …… 此处隐藏：2118字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……