矿山天地煤层自燃防治技术研究现状范振东(潞安矿业集团石圪节煤业)摘要院随着我国煤炭产量的不断增加，新建矿井不断增多，存在通过CO监测煤层自燃发火情况也存在一定的弊端。自燃发火危险的矿井已占到全国煤矿总数的60%以上，频发的煤层从煤体开始低温氧化至着火燃烧都可能出现CO，该气体自燃事故，已严重地威胁国家利益和人民的生命财产安全，对国内煤炭行业的持续发展造成不利影响。本文主要介绍了当前国内外在煤涌出温度范围宽，不易准确把握其定量临界值。为解决这一层自燃火灾防治技术上的研究成果。问题，国内外学者提出，可通过烷烯烃类气体把握定量临界关键词值，对煤层自燃情况进行准确预测。煤样加温实验证明，烷院火灾煤层自燃防治措施0引言烯烃类气体涌出温度范围比CO窄，通过它可准确判断煤矿井火灾是煤矿五大灾害之一，在矿井火灾发生总数层自燃情况。在试验中，当煤温达到70～80Ć时会产生乙中，外因火灾所占比重较小，粗略地说90%以上的矿井火烷气体；煤温为110～130Ć时产生乙烯，达到130～150Ć灾都属于煤层自然发火引起的内因火灾，因此煤层自燃火时产生丙烷、丙烯，达到150～170Ć时会产生丁烯。井下作灾防治技术的研究十分重要。业过程中，只要准确把握这个规律，就能根据烷烯烃气体和1煤层自燃危险性预测方法碳原子数量来推测煤温，进而确定煤层自燃情况。现阶段，我国的煤炭行业主要通过统计类比预测法、测温法该方法是通过温度传感器实时监测测点自燃倾向性实验、综合评判预测法三种途径来预测外煤层温度，进而判定煤层发火危险程度。煤温和煤层发火程度自燃危险性。都可以通过该方法直观地反映出来。示踪气体法示踪气体具有良好的恶稳定性，可.1统计类比预测法该预测方法是基于业内现有自然发火事故统计资料，对现采煤条件下煤层的自然危险性通过该气体测量采空区漏风量。先选择一些在一定温度条进行分析预测。该方法仅能参照煤层自然发火数据资料，件下容易热解的气体，在同一环境中使其与示踪气体共同结合现场条件对煤层可能发火的危险性进行粗略的分析。释放，然后通过采样对其比例变化进行检测，也可对其分自燃倾向性实验该预测方法是按照测试煤的自解物进行检测，以此来掌握煤层火灾隐患点的温度值，达燃倾向性划分出煤层自然发火等级，将现场煤体与划分结到预测煤体自燃的目的。果进行对比，最后确定煤层自燃发火危险程度。气味检测法该方法是通过一组不同类型的气味自20世纪90年代起，色谱动态吸氧法在我国得到初传感器，根据不同气味传感器的仿生双分子膜在感知不同步的推广和应用。该方法将色谱仪中分离气体的色谱柱改气味刺激后引起传感器晶振装置频率的变化，并通过人工换成了煤样试管，测量煤样对氧气的物流吸附量，并以某一神经网络理论对不同种类的气味物质进行识别，气味传感温度条件下（30Ć）每克干煤的吸氧量来分出自燃性等级。器可以感知煤体在低温（30～40度）氧化初期释放气味的综合评判预测法综合评判预测法是基于大量数细微变化，由此预测预报煤层自然发火情况。据资料对引起煤层自燃的主要因素进行分析，根据分析结测氡法探测火源位置煤岩底层含有半衰期较长果对煤层自燃发火的危险程度进行判断。近年来我国学者的天然放射性元素。在衰变过程中，放射性元素可衰变成氡采用神经网络的方法预测煤层自燃的危险程度。元素，同时放出射线，我们可根据粒子浓度的测量结果对氡2煤层自燃火灾预测预报技术气浓度值进行测定。基于煤岩底层的地质构造和岩性的差现阶段，业内主要通过指标气体分析法、测温法、示踪异，同一地区的不同岩层或同一岩层中的不同层位所含的气体法、气味检测法、测氡法等有效途径来预报煤炭自燃放射性元素总量，以及其衰变产物从地下向上迁移速率和情况。浓度都存在差异。当地下存在热源时，由于地下火区所产生指标性气体分析法煤炭在氧化自燃过程中，会的温湿度和压力条件的变化，在相似的地质条件下，氡及其产生乙烷、乙烯、CO和CO2等指标性气体，分析这些气体同位素向上迁移的速率，高于地下无热源时的迁移速率。采就能准确得知煤炭氧化和燃烧程度，其生成物的种类与温空区的自燃区顶部氡气浓度比无热源区的氡气浓度高。通度能有一定的规律，因此可利用指标性气体的发生量和变过科学的测量方法对氡气浓度变化进行测量，确定出异常化规律，来预报煤炭自燃发火情况。变化区域，进而对地下采空区火源进行准确定位。当前，许多国家均通过CO气体对煤体自燃发火情况3指标性气体检测技术进行监测。其原因是：ŀ煤炭在低温氧化时煤体温度逐渐煤炭自燃指标气体的检测技术主要有两种：人工检测升高，CO在这一过程中会发生显著的变化，对煤体自燃的和矿井监测系统。反映比较灵敏。Ł煤层中不含CO，CO气体生成后会被风人工检测是检测煤炭自燃指标气体的主要方式该流快速稀释并排除。łCO指标性气体检测方法简单易操方法是对自燃危险区进行人工采样，地面运用色谱仪分析作。在井下作业过程中，空气中一旦有CO气体出现并不确定指标气体的成份和浓度，进而对煤层自燃发火情况进断增加，就可直接判定井下煤层存在高温点或煤层已发生行判断。该操作方法简单易行，无需过多的设备，适用性氧化自燃。强，但是工作量大、间隔时间长，影响检测的时效性。191
矿山天地矿井监测系统目前，井下作业已有一种专业的监防火，也能灭火，还能抑制瓦斯爆炸，无污染等优点，现已测系统——束管监测系统来实时监测煤层自燃发火情况。成为防治煤层内因火灾的有效技术措施之一。工程人员均采用聚乙烯管通过地面抽气泵将气体抽送至地灌浆防灭火技术灌浆防灭火技术就是把粘土、面，再由气样分选器依次将不同测点气样输送至色谱仪进粉煤灰等不燃性固体材料与水混合、搅拌，配置成一定浓行分析，根据分析结果判定煤层自燃情况。该监测系统也有度的浆液，借助注浆设备和管路注入或喷洒在采空区内，不足之处，如束管线路长不易于维护管理。为解决这一问达到防灭火目的。岩石和碎煤的缝隙内填充了浆液，沉淀题，要综合运用气体分析技术和计算机技术，即通过移动式的固体物质充填裂隙同时包裹浮煤，以达到隔氧堵漏的效抽气泵对气体进行抽样，通过气样传感对气体成分进行分果。泥浆包裹煤体，隔绝其氧气供给，吸热降温，良好的防析，然后将信号传输至地面计算机系统处理气体数据，并把灭火效果受到业界的普遍认可。信号传导到地面计算机对气体数据进行处理并做出预报。胶体防灭火技术胶体材料（也称凝胶）由基料、4矿井防灭火技术及其特点促凝剂和水组成，主要有硅酸凝胶、硅铝凝胶和复合胶体现阶段，堵漏、均压、阻化剂防灭火技术、惰性气体防等，是近年来应用于煤矿井下防灭火应用较多的材料。胶灭火技术、灌浆防灭火技术、胶体防灭火和三相泡沫防灭体防灭火技术不仅具有良好的堵漏、降温功能，同时能达火技术等，是井下作业常用的防灭火技术。到阻化、团结水的效果，在指定的部位和适宜的时间使水控制漏风防灭火技术控制漏风技术主要是堵漏溶液发生胶凝，将高温煤体包裹起来，利用水的吸热降温和均压通风，以减少或阻断松散煤体氧气的供给。的功能有效防止煤体自燃。该技术有效解决了灌浆和注水堵漏风技术包括水泥喷浆、泡沫喷涂、纳米改性弹性的泄漏流失问题，防止其快速汽化，仅因水分缓慢蒸发而体材料涂抹等技术措施。其中，堵漏风效果最好的是纳米逐渐萎缩，灭火安全性好，但凝胶材料密度较大，充填时材改性弹性体材料涂抹措施。纳米改性弹性材料的伸长性和料运输强度大，充填效率低，不适用于井下大面积充填作气密性绝佳，将此种材料刮涂抹在煤岩体和密闭墙上，不业，属于非常规、局部的防灭火技术，用于处理高温点。仅简便易行，而且能按照施工要求对固化时间进行调整，为克服胶体充填防灭火过程中存在的不足，2000年固化后表面形成弹性体。研发出了新型防灭火充填材料—复合凝土。它是以黄土或均压通风防灭火的实质是，利用风窗、风机、调压气室粉煤灰为骨料，加入促凝剂、防收缩剂、缓释剂和固化增强和连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏剂等四种辅料组成的一种凝固时间可调的高水、无污染且风压差，减少漏风，从而达到抑制遗煤自燃的目的，降低煤成本低廉的防灭火充填材料。其防灭火原理与胶体防灭火层自然发火危险程度。基本相同，所不同的是该充填材料压入破碎煤体后不仅能阻化剂防灭火技术阻化剂防灭火的机理是降低密实充填其中的裂隙，硬化后还具有一定的强度，可防止煤在低温时的氧化速度，延长煤的自燃发火期。阻化剂只破碎煤体发生滑移流变，同时符合凝土干燥失水后，再加有与水混合成一定浓度的水溶液才能起到防灭火的作用，水时具有较强的吸水性，且不会被冲散，可达到长期防灭当阻化剂的水溶液附着于煤层表面形成含水液膜，阻断外火的目的。但是符合凝土需预先制备，且混合材料的制备部氧气供给的同时，可以使煤层保持湿润状态，从而有效要求和保存要求较高。控制其低温氧化时的温度，有效防止煤体自燃。当煤体温三相泡沫防灭火技术三相泡沫多用于处理高温度达到一定程度，惰性阻化剂开始吸热气化，生成惰性阻点和火区，三相泡沫具有良好的堆积性，对高、低处的自热化气体，阻断发火区域的自由基链锁反应，高温分解后的煤体均能覆盖，滞留时间较长，泡沫破裂后释放的惰性气化合物会在煤体表面形成薄膜，冷却后变成脆性覆盖物阻体具有窒息性，浆液中的水具有吸热降温性。断氧气供给，从而防止煤体自燃。分析当前众多防灭火技术，发现每项防灭火技术都有在化学上凡是能减少化学反应速度的物质皆成为阻化其特殊性和适用条件，利用单一的防灭火技术不能完全预剂，目前最常用的阻化剂有CaCl2、MgCl2、氯化铵以及水玻防和杜绝煤层自然发火事故发生，只有全面掌握煤层自燃璃等。从目前的应用来看CaCl2、MgCl2、氯化铵等对褐煤、发火的机理和规律，坚持“安全第一，预防为主的”指导方长焰煤和气煤有很好的阻化效果，水玻璃对高硫煤有较高针，提前采取防治措施，才能有效治理煤层自燃发火，确保的阻化率。应用阻化剂防灭火的主要方法是表面喷洒、钻孔矿井长治久安。治理煤层自燃发火是煤矿防灭火技术人员压注以及利用专用设备向采空区送入雾化阻化剂等。一项长期而艰巨的任务，随着科学技术的发展，防灭火技阻化剂防灭具有施工工艺简单、投资少等优点，但是术也在不断进步，防治手段也将不断完善。阻化剂对金属设备有一定的腐蚀作用，其阻化寿命有待进参考文献院一步提高。[1]赵建华.采煤工作面煤层自燃防治技术研究[J].能源技术与管理，2009(04).惰性气体防灭火技术最常见的防灭火惰性气体是氮气、二氧化碳和燃气，惰性气体防灭火技术的主要目[2]朱云辉，程功林，方良才，夏仕伯.双气路流动色谱法鉴定煤自燃倾向性在实践中的应用[J].价值工程，2010(32).的是降低火区氧气浓度，窒息火区。国内外煤矿应用惰性[3]叶春辉.对煤层自燃防治技术的几点探讨[J].中小企业管理与气体防灭火的实践表明：惰性气体具有灭火速度快，既能科技(上旬刊)，2012(04).192
