煤层自燃防治技术探析

2018年第43卷第2期 能源技术与管理
'Vol. 43 No.2 Energy Technology and Management 63 doi:10.3969/j.issn,1672-9943.2018.02.025
媒层防&技术揲析
任光斌
!同煤集团四老沟煤矿，山西大同037028)
[摘要]煤层自然发火属于一种严重的自然灾害，煤层一旦发生自燃不仅会严重浪费煤炭 资源，而且易引发瓦斯爆炸事故，危及矿工生命安全，威胁矿井安全生产。

为有效防
治煤层自燃，分析了影响煤层自燃的因素，提出了自然发火的预测预报技术，探析
了煤层自燃的防治技术，以期有助于进一步提升煤层自然发火的防治水平，更好地
保障煤矿安全生产。

[关键词]煤层；自燃;原因；防治技术
[中图分类号]TD75+2.2 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2018)02~0063~02
0引言
据有关部门统计，近年来在我国每年的煤矿 火灾事故中，有90%左右的为煤层自燃引发的，每年因煤层自燃引发的煤矿火灾高达300次左 右，特别是一些易燃煤层，每年都要烧损大量的煤 炭资源，给国家造成严重经济损失。

在煤层自燃过 程中还会产生大量的有毒有害气体，这些有毒有 害气体会严重危害人体健康。

同时煤层自燃产生 的火源还易引发矿井瓦斯爆炸事故，给矿井正常 生产 重 。

因此，煤矿 都十分重防煤层自燃工作，都在积极深入研究煤层自 燃防 。

1煤层自燃影响因素
1.1煤层自燃倾向性
因煤 有可燃性，煤体中含有的孔
都 有 气的 ，煤体易 产生大量热量，在 的这些热量会大量，造成煤体 。

煤体着火 ，在有氧气 的 ，便易产生煤
层自燃现象。

同煤体的 特 同，这 同的煤 会有 同的 ，煤的 自燃 同。

在 生产中，可过 煤层的氧化自燃 深入测，煤层 的自 发火危 ，危 来 的煤层自燃防 ，这
防治矿井火灾[1]。

1.2煤的粒度及氧化自燃性
经 ，人 发 在 作 时，
煤体因受挤压作用易发生破碎，时会有浮煤遗留于煤层顶底板。

随 浮煤及采空区浮煤粒度的变小，这些浮煤也会有更强的氧 放，煤层 容易发生自燃。

各粒径煤样温及耗氧速率随时间及 的变化规律如图1、2示。

温度/°c
图2各粒径煤样耗氧速率与温度的变化规律
图1、2知，随着煤样的变细，其 气的 逐步增强，容易自然发火。

煤的破碎程度越大，产生的煤粒会越多，煤 便会有大的接触面积，煤 容易发生自燃。

通过煤
的粒 自燃 深 析，一步了解了破碎煤体以及采空区遗留浮煤更容易自燃的 原因，有助于煤矿 防治煤层自燃[2]。

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1.3工作面推进对自然发火的影响
在实际生产中，经长期观测工作面漏风量、工 作面推进距离以及采空区温度三者的关系，发现 随着工作面的不断推进，采空区也会有不同的温 度变化，具体可分为-种不同的宽度带，即散热 带、氧化升温带、窒息带。

在工作面生产作业中，位 于支架顶梁处以及后部的松散煤由于实际氧化升 温时间并不是很长，在煤温 有 自燃
的，已随着生产工作面的 推进 甩进相邻的窒息带。

若生产工作面无法正常推进，位 于支架顶梁处以及支架后部的松散煤则会在氧化 升温带发生停滞，进 分的氧化升温，经长期蓄热，发生 工作面会不会发生火，则 于松散煤在氧化升温带实际停滞时间的 在实际生产作业中，当煤顶破 以及 工作面 时，工作面的实际推进速度便会降低，会 发煤层自然发 [3]。

2煤层自然发火预测
1煤自燃进 ，有助于更
好的防治煤层自然发 在低温常 煤氧为 种 分 ，可 分
，法 煤
氧实际 进 的测定，可
，1g煤在常温常 可 的实际吸氧量作 为分 煤的自 煤自进 测定，有于进
煤层潜在的自然发 ，以更好
订、的防灭火方案。

(2)煤在进行氧化升温时会有很多气体释放 出来，可利用 仪以及常用的煤自 性测试仪，煤氧化升温释放出来的相关气体进测定。

掌握这些气体的准确释放量，并让该量与 煤处于正常态时释放的气体量进行比较，最终把 能准确反映煤自 的气体找出来，让该气体 作为 体来预测预报煤自然发
经实验发现，煤自然发火时，在 生成物中可检知C0的最低温度在60〜704之间，当温度 在160〜1906时，已有 高的C0发生量。

C0属于一种煤层自燃独有的、能准确反映煤自燃的气体。

在实际生产中C0的检测
，可以以检测煤层C0 体为主，同时再结合其 它气体 确地预测 [4]。

3煤层自燃的防治措施
3.1三相泡沬技术
三汀泡沬防火技术，黄泥具有的覆盖性、气体具有的扩张性以及水具有的吸热降温 开展煤层防灭火的。

三相泡沬防火技术原理 是:在发泡剂以及 的双重作用下，可让黄泥浆产生气泡，让这些气泡来全覆盖所注区域，首先把 所注区域的空气隔绝开，以灭火。

与此同时，黄泥浆所产生的泡沬体 高处堆积，可把
采空区的所有着火点都扑灭。

三相泡沬防灭火的 工艺流程如图3所
/J、‘〇
三项泡沫
图3三项泡沬灭火技术流程
3.2架间注浆快速灭火技术
架间注浆快速灭火技术 是 给工作面支架间快速打眼并及时加注三相泡沬，让泡沬把 采空区所具有的浮煤迅速覆盖，以此 源最终扑灭。

在实施工作面架间注浆防灭火时，可一次往 架间钻多个孔，一次多个钻孔进行同时注浆;也可分多次注浆，直 所有的钻孔都注浆，可迅速扑灭工作面火灾，具体可按图4所示的方式 工作面钻孔。

图4架间注浆钻孔布设
3.3边采边注防自燃技术
于 浮煤的生产工作面，可采用边采 注防自燃技术，即把注浆管预埋于与工作面平 的采空区，可 采煤 中的实施注浆 采 注可有 些重点自燃面采煤作业时煤层的自然发 ，1
全生产。

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能源技术与管理
Energy Technology and Management
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X/m
图7工作面推进120 m
明当工作面推进到20m;直
发 次垮落，推进40 m时，现破断，基上层和下层之间出现了明显离层。

随着工作 面的继续推进，上覆岩层不断垮落，裂隙逐渐发展，相继发生破坏，破断的岩体铰 连。

当工作面 120m的 时,煤层达到充分采动，由于岩石的碎胀性,采空区 上被充满,上部覆岩有较小的离层,裂隙区影响高度达到53.40 m。

果可以看出，2301工作面煤层顶板 12.65 m以下为垮落带，12.65〜53.40 m为裂隙带，53.40 m以上为弯曲下沉带。

板上方32〜50 m范围内，由于此区域粉砂岩厚度大，强度 高，此区域内裂隙发育不充分。

煤层顶板上方 27〜32 m区域内，离层裂隙和纵向裂隙发育明显，为 富集区。

由此可以看出，经公式计算结果与计算机软 果似合度较高。

因此，就针对2301工作面而言，采计算机软件模拟的方法确定大采
工作面采空区“三带”高度较为合适。

果是:2301工作面煤层顶板12.65 m以下为垮落带，12.65〜53.40 m为裂隙带，53.40 m以上为弯曲下沉带。

3结论
通过经验公式和 得出，针对大米尚一次米 工作面米用经验公式计算得出的“三带”高度 有较高的似合度，最终确定中能煤矿2301工作面煤层顶板12.65 m以下 为垮落带，12.65〜53.40 m为裂隙带，53.40 m以上 为弯曲下沉带。

大采高一次采 回采工艺下“三带”发育高度的 对矿方进行穿层钻孔设计有要影响，对提 抽采有重要意义，对相似 的 三带”高度研究有 作。

[参考文献]
[1]许家林.岩层采动裂隙演化规律与应用[M].徐州：中
，2016.
[2 勇，，春雷，等.厚煤层采动裂隙发育演化规
及分布形态 J].报，2013,42
(6):935-940.
[3 仁伦.关键层对煤层群开采瓦斯卸压运移“三带”范
围的影响[J]•煤报，2013,38(6):924-929•
[作者简介]
李俊庭(1973-)，男，高级工程师，学士学位，研究方向 为采矿工程。

[收稿日期&2017-10-31 ]
(上接第64页）
3.4均压通风技术
均压通风防灭火技术主要是通过把通风设施 建造于工作面回风巷，以减少风量把实际通风压 差降低，进而来有效控制漏风，让采空区实际形成 的自燃带尽量变窄，让窒息带尽量前移，以杜绝来 氧源头，进而抑制自燃现象[5]。

4结语
防治煤层自燃属于一项综合性、系统性工程，要想有效防治煤层自燃现象，一方面应明确煤层 自然发火机理，另一方面应不断总结防治煤层自 然发火的 方 ，综合应用防治煤层自然发火的 技术 施，只有 长期坚持，才能充分做好煤层自燃防治工作，才能 地。

)参考 文 献]
[1]肖旸，文虎，马砺，等.矿井综合防灭火技术在煤自燃
火灾中的应用[J].煤矿安全，2012(4):32-34.
[2 成.自燃煤层综合防灭火技术[J].
煤炭与化工，2013 (11):55-58.
[3 ，明，，等.煤升温氧化过程中1n的
C0、C〇2、CH4 性 J].煤炭，2013(35):80-82.
[4 ，，郭魏虎，等.高瓦斯易自燃厚煤层防
灭火技术[J].煤技术，2017(2):66-68.
[5 明，，.煤层开采自然发火综
合防治措施[J]•山东煤炭科技，2014(10) :73-75.
[作者简介]
任光斌(1969-)，男，助理工程师，毕业于中国矿业大 通风 ，主要 通风 技术工作。

[收稿日期&2017-11-24
]。