煤矿预防煤层自燃发火体系研究

1、煤矿预防煤层自燃发火体系研究李锋领杜卫新摘 要：对煤矿预防口燃火灾进行了分析，提出了煤矿预防煤层口燃发火理论体系，建 立了预防自燃火灾的火灾预测、预防、预报和处理的层次模型图关键词：h燃火灾理论体系预测、预防、预报模型图o前言煤层自燃火灾一直是煤矿重大灾害z。随着科技进步和管理水平的捉高，自燃火灾百 力吨发火率虽然逐年卜降，但由于煤的白燃不仅取决于本身的白燃倾向性，而且还受开采技 术等人为因素影响。我国传统的预防煤矿燃火灾的指导思、想主要是单纯地强调狭隘的“预 防”，在预防自燃火灾中虽然投入了大量的人力、物力和财力，但由于其行为具冇盲h性和 缺少针对性，因此其效果并不令人满意。本文在深入研究煤

2、炭自燃基础理论，总结过去防自燃发火的经验教训、借鉴国内外先进 技术，改变传统的狭隘预防观念，建立了新的煤矿自燃火灾综合防治理论体系，使煤矿预防 自燃火灾体系更加完善，目标更加明确，措施更具有针对性，增强煤矿先天性防自燃火灾的 能力，是改变我国煤矿预防自燃火灾局面的关键。1煤矿预防煤层自燃发火理论体系构成11建立广义预防煤层自燃发火概念，构筑4道防线。所谓广义的预防煤层口燃发火概念，旨在是防止煤层口燃火灾发生，其次是防止已形成 的自燃火灾扩人，最人限度地减小火灾损失。其内容包括煤层h燃倾向性和h然发火危险性 预测、火灾预防、火情预报和火灾处理4道防线。预测是防口燃火灾的第一道防线。所谓预测即是采

3、用科学的方法、已有的知识和成熟的 经验，通过实验室试验和现场调研分析，在煤层开采之前预测其自燃危险程度以及可能产生 火源的时间和空间位置，为有针对性预防提供科学依 据。准确的预测可人人降低防火的盲目性，使防 白燃发火行为具有针对性，提高防火效益。第二道防线是预防，即防止口燃火灾发生。预防建立在预测的革础上。根据预测结果, 针对冇自然发火危险性区域采取开采技术、通风安全和专项防火牯施，破坏引起煤层自然发 火条件中的一个或多个，达到防止白燃火灾发牛的目的。第三道防线是预报。在预防失效后，煤层自燃处于萌芽状态，即产生了髙温点。利用先 进的仪器设备、监测监控系统.检测自燃火源产生的物理和化学现象，及时

4、发出报警，以便 让人们及时采取措施，将处于萌芽状态高温点和白燃火源进行处理和消除，防止火灾形成或 扩大，避免造成重大的人员伤广和经济损失。最后一道防线是火灾应急处理。在预防和预报都失效后，及时而迅速地采取有效的灭火 措施，达到抑制火灾规模扩人，减少火灾损失的目的。预测是基础，预防是中心，预报以弥补预防z不足，充分的灭火准备则可大大减少火灾 损失。1.2应用系统工程和控制工程理论，增强煤矿预防煤层自燃发火的能力。煤层口燃火灾发生是出于煤矿生产过程中，某一个或多个坏节上的技术决策和管理上作 疏漏而造成的。因此，欲有效地防火必须应用系统工程和控制工程理论，即从设计、施工、 采掘接替安排、生产管理、通

5、风安全和检测监控等多方面、多环节入手，采用科学管理和先 进而有效技术的措施，进行煤层口燃事故综合防治，增强煤矿预防煤层口燃火灾的能力。培养和教育煤矿技术和管理人员树立超前的安全意识和科学的安全理念是预防煤层自燃火 灾系统工程的重要内容。1.3以破坏或消除自燃的条件为目标，制定综合防治的技术和管理措施。煤矿煤层自燃发火的必要条件是：冇自燃倾向性的煤呈破碎堆积状态存在；冇适量 通风供氧；具有良好的莆热温升条件。煤炭自燃的充分条件是：3个必要条件同时存在， 几存在的时间大于煤层的口然发火期。而只要破坏或消除3个必耍条件z或其中的几个, 就可以达到顶防自燃发生的目的。由此可见，煤炭白燃形成的3个必要条

6、件是可以通过提高开采技术水平、采取开采技 术措施来破坏或消除的。因此，矿井预防煤炭口然发火是一项系统工程。既耍求有合理的矿 井、采区和工作面的通风系统；也要冇合理的巷道布置、采掘布局和接替安排；既要冇切实 可行和行之有效的防火措施，也要有先进的牛产工艺和装备。只有这样才能达到减少自燃的 物质基础，改变堆积碎煤的蓄热条件，减少漏风，缩短自燃条件存在时间的目的。从控制自燃条件出发，制定防火牯施应遵守的4条基本原则。这些原则是：(1) 消除或尽量减少自燃的物质基础。据研究，煤厚>o. 5m吋方可产生自燃火源，因 此，在有浮煤的地区应尽量增加其分散度。(2) 控制漏风在易燃风速区(o. o6m/

7、矿(易燃风速j<l2m / min)之外、抑制氧化速度和减小氧化工热。(3) 采用通风、增人散热面积和增加煤体湿度等方法以增大散热强度，抑制煤温升高。(4) 采用降低氧化速度、增加散热强度等方法延长煤层的h然发火期。2煤矿预防煤层自燃发火理论体系的层次结构图根据煤矿预防煤层口燃发火理论，结合矿井开采的实际特点，从开采技术、生产管理和 通风安全等各方而采取一系列切实可行和行之有效的技术措施，预防煤层自燃，建立科学的 预防b燃火灾的火灾预测、预防、预报和处理的层次模型图，分别如图所示。2.1预测层次模型图预测煤层自燃_ 火源空间分布预测煤层自燃_ 火源时间分布自燃发火倾向性鉴定煤样人工氧化试

8、验自燃必要条件存在区-自燃充分条件存在区-煤层自燃发火期模拟试验对高温点或火源统计分析 22预防层次模型图重点=宅十叉扌自厂豳低少臬的自熾倾向哇一消 除或尽 圮减少j-提:离 回采牢 自燃韧质 i防止煤体破碎l向自热区注 情哇机质 低自热_ 氧浓厦一二二一渊少漏合理设蛋减少自憾机増力口碎jt粟旳分般jx的热蛊积聚l懑浆、煤体注水原则，破坏奴泊碌自燃的充分命件力口 决工作向推进厦减少自燃：flt险区祚往时问23预防层次模型图-在自燃危险区预埋建检测和分析系统确定预报参数测温探头l非接触（红外测温仪）购置分析设备建立分析中心一确定传感器设蚩位置-确定采样地点建立检测制度 2.4自燃发火应急处理层次模型图制定并定期修改自燃发火 应急处理火灾处理计划、人如匕宀从丁打詁压注凝胶 丫令却反应体十向火源注水灌浆潜在火源点设 "置消防器材减少反应物一清除火源及其 附燃燃烧物l封闭燃烧区稀释（降低）j建立注氮系统