【正文】 熱量聚積 ， 以致煤 的燃燒。煤接觸氧后，活性物 質(zhì)在低溫下與氧化合，放出微熱，熱量積聚而導(dǎo)致煤的自燃。 3）燃燒期（自燃期） 煤溫達(dá)到著火溫度（無(wú)煙煤 ﹥ 400℃ 、 煙煤 320380 ℃ 、褐煤 ﹤ 300℃ ）開(kāi)始 燃燒。 煤炭自燃與否取決于煤本身的物理化學(xué)性質(zhì)和外部的散熱條件 。 因此 ， 煤炭自燃必須同時(shí)滿足四個(gè)條件： 1） 煤本身要有自燃傾向性； （ 有自燃傾向性的煤呈破碎堆積 ） 2） 要有連續(xù)的供氧條件； 3） 熱量易于積聚； 4） 足夠的氧化時(shí)間 。 生產(chǎn)礦井延深新水平時(shí)，必須對(duì)所有煤層的自燃傾向性進(jìn)行鑒定。 （ 2）吸氧量的測(cè)定 將處理好的煤樣，在柱箱溫度為 30℃ ，熱導(dǎo)溫度為 80100℃ ，載氣氮流量為 30177。 (4)允許誤差 煤吸氧量測(cè)定結(jié)果的允許平行誤差不得超過(guò)表 3的規(guī)定： 自燃傾向性等級(jí) 自燃傾向性 煤的吸氧量， cm3／g 因此，煤的自燃取決于兩個(gè)因素： 一個(gè)是內(nèi)因因素，即 煤炭自燃傾向性；一個(gè)是外因因素，即煤炭氧化過(guò)程中的連續(xù)供氧和蓄熱的條件。 實(shí)驗(yàn)證明，一個(gè)煤層或礦井自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度并不完全取決于煤的自燃傾向性，在一定程度上還受煤層的地質(zhì)賦存條件、開(kāi)拓、開(kāi)采和通風(fēng)條件的影響。 煤層自然發(fā)火期 《 煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說(shuō)明 》 47條規(guī)定： 煤層中出現(xiàn)下列情況之一者，該煤層定為自然發(fā)火煤層： 1）煤炭自燃引起明火； 2）煤炭自燃發(fā)生煙霧； 3）煤炭自燃發(fā)生煤油味； 4）采空區(qū)測(cè)取的 CO濃度超過(guò)礦井 實(shí)際統(tǒng)計(jì)的臨界指標(biāo)。 自然發(fā)火危險(xiǎn)程度 包含了內(nèi)、外因的因素，表征煤層可能發(fā)生自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的大小。 20世紀(jì)六、七十年代，時(shí)興將巷道布置在煤中：煤層大巷、煤層上山、 煤層集中巷等。 如：甘肅窯街二、三號(hào)井，在開(kāi)采初期，幾十米的厚煤層采用清一色的 煤巷布置采煤方法為高落式、煤皮假頂，回采率僅 3040%。 因此，正確地選擇開(kāi)拓開(kāi)采方法是很重要的，對(duì)于厚煤層、自然發(fā)火嚴(yán) 重的煤層礦井，尤應(yīng)如此。 因此對(duì)厚煤層、多煤層群礦井的開(kāi)拓開(kāi)采布置應(yīng)采用： 巖石水平大巷 —— 巖石上山 —— 巖石集中平巷 —— 聯(lián)絡(luò)石門。（由外向里、由上向下、由前向后）。如孤島煤柱的集中應(yīng)力很大，很易自燃。 因此，無(wú)論是火災(zāi)或是自然，都要有良好的通風(fēng)供氧條件。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)單，采用并聯(lián)通風(fēng)。鶴崗新一礦統(tǒng)計(jì)，區(qū)段煤柱發(fā)火占總發(fā)火次數(shù)的 ％，可是自 75年試行無(wú)煤柱開(kāi)采的地區(qū)安全回采五年多無(wú)自然發(fā)火事故。 無(wú)煤柱開(kāi)采存在的問(wèn)題： 1）采空區(qū)有害氣體的涌出； 2）發(fā)生火災(zāi)后不易封閉。 堅(jiān)持正常的回采順序 Ⅰ ⅡⅢ ⅣⅤ Ⅵ 厚煤層開(kāi)采，應(yīng)先采上分層后采下分層。但是巷道難以維護(hù)，前部工作面采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，后部工作面無(wú)風(fēng)，采空區(qū)內(nèi)遺留孤島煤柱。其結(jié)果是上 (下 )山巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，斷面受壓縮小，通風(fēng)阻力增大，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，自然發(fā)火頻繁。 漏風(fēng)量大，雖然氧化快，但熱量不能集聚，氧化的發(fā)熱很快被空氣帶走。因此，有的煤礦漏風(fēng)減不下就增加漏風(fēng)大于 m3/，但是在經(jīng)濟(jì)上不合理，浪費(fèi)電能 N=hQ。 （ a ） （ b ）可 排 出 上 隅 角 瓦 斯后退式回采時(shí)的通風(fēng)方式 （ c ）無(wú) 風(fēng) 隅 角 區(qū)（ d ）前進(jìn)式回采時(shí)的通風(fēng)方式 第 四部分 工作面自燃三帶觀測(cè) 與礦井 內(nèi)因火災(zāi)防治 測(cè)定參數(shù)： 溫度、氣體成分 測(cè)定儀器： 溫度： AD590恒流源溫度傳感器 、 熱電偶 、 導(dǎo)線 、 測(cè)溫儀表 。 分析： 氣體成分 、 溫度曲線 、 O2曲線 、 CO曲線 、 采空區(qū)自燃“三帶”圖 。 控制 自燃帶 寬度的措施是降低工作面兩端的壓差。 第二帶 ： 自燃帶 。在自燃帶已自燃的煤炭到了窒息帶也因氧氣濃度的減少而窒息熄滅。 ② 氧氣根據(jù)濃度劃分 這種方法在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)中常用，按氧氣濃度劃分一般為： 不燃帶的氧氣濃度：大于 18%19%； 自燃帶的氧氣濃度： 5%— 18%19%； 窒息帶的氧氣濃度：小于 5%。 泥漿起到三個(gè)作用： 1）包裹煤體，隔絕煤與空氣的接觸，防止氧化； 2）加強(qiáng)采空區(qū)的致密性，防止漏風(fēng)； 3）冷卻已發(fā)熱的煤體與圍巖，降低溫度。 3）不含可燃物或助燃物； 泥漿本身要不含可燃物，如黃鐵礦、硫酸鹽類等。 主要從經(jīng)濟(jì)上考慮 。 人工或機(jī)械取土， 攪拌成漿：采土場(chǎng) —— 礦車運(yùn)輸 —— 儲(chǔ)土場(chǎng) —— 攪拌池 —— 泵站 —— 管道入井。 5）泥漿的輸送倍線：： 泥漿的輸送倍線為 ： 地面灌漿站至井下灌漿地點(diǎn)的管線長(zhǎng)度與垂高之比 ， N=L/H。 1）灌漿用土量 Qt ① 按采空區(qū)灌漿量計(jì)算 預(yù)防性灌漿量主要取決于灌漿形式 ,灌漿區(qū)的容積 ,采煤方法等因素。在 K值中反映了頂板冒落巖石的松散系數(shù)，泥漿收縮系數(shù)和跑漿系數(shù)等綜合影響。 3）日灌漿量 Qj 每日的灌漿量可按下式計(jì)算： Qj=（ Qt2+Qw） u 式中： Qj—— 日灌漿量， m3； u—— 泥漿制成率，如表所示。 （ 2）根據(jù)采空區(qū)體積大小確定灌漿用土量 Qti= m3 式中： —— 采空區(qū)體積， m3。因此 ，在煤層內(nèi)掘進(jìn)分層巷道時(shí)，對(duì)有可能積水地區(qū)仍應(yīng)采取邊掘邊探的方法，及時(shí)放出積水。 解決方法： （ 1）在工作面下口靠近放頂線的運(yùn)輸巷道內(nèi)構(gòu)筑濾漿密閉，使泥漿滯留于采空區(qū)。 （ 7）防止?jié){事故 防止?jié){事故在預(yù)防性灌漿中，是非常重要的環(huán)節(jié)。在受采掘影響時(shí)，如果原有密閉或煤柱強(qiáng)度不夠或采掘的溝通，大量的泥漿就會(huì)突然涌出造成人員傷亡事故。 2）設(shè)置濾漿密閉 在工作面下口靠近放頂線的運(yùn)輸巷道內(nèi)構(gòu)筑濾漿密閉，使泥水分開(kāi)，泥漿留于采空區(qū)，水要排出。將防止?jié){事故總結(jié)為八個(gè)字： “ 探、放、排、引、堵、截、濾、泄 ” 。 引 積水從掘進(jìn)工作面和采煤工作面排出后，利用大巷水溝將積水引至井 底水倉(cāng)。 泄 如果再隨采隨灌時(shí)，雖構(gòu)筑了濾漿密閉，但積水仍然不能較好的排出，則需要掘?qū)Ｓ盟疁闲钩龇e水。 一般以 10min的水槍沖土能力或 10min的水泵的吸泥能力選大者作為集泥池的體積。 4）儲(chǔ)土場(chǎng) 按 10天的儲(chǔ)土量設(shè)計(jì)。 5）灌漿站的工作制度 （ 1）計(jì)算日灌漿量、時(shí)灌漿量； （ 2）選擇灌漿設(shè)備。 井下灌漿方法的確定及灌漿參數(shù)選擇計(jì)算 1）根據(jù)煤層自然發(fā)火情況、地質(zhì)資料、老窯情況等選擇灌漿方法； 2）根據(jù)已知的基礎(chǔ)資料合理地選擇灌漿參數(shù)：土水比、灌漿系數(shù)、取土系數(shù)等； 3）根據(jù)已選擇參數(shù)計(jì)算： （ 1）灌漿用土量 m3 Qt1= Qt2=或 Qt2= Qt=a﹒Q t2 （ 2）灌漿用水量 m3 Qw= （ 3）灌漿量 m3 Qj=（ Qt2+Qw） u Qjh=Qj/ m3/h （ 4）泥漿容重 t/m3 γ j=（ γ w +γ t)u/2 灌漿管道（管壁、壁厚）及泥漿泵選型計(jì)算 1）灌漿管道計(jì)算 （ 1）主要灌漿干管直徑計(jì)算 根據(jù)泥漿流速確定，對(duì)泥漿流速的要求是： 能夠保證泥漿中固體顆粒在輸送過(guò)程中能夠順利流動(dòng)而不要沉淀在管 中，以致發(fā)生堵管事故。 ① 管徑計(jì)算： 式中： Qj—— 小時(shí)灌漿量 m3/h； v0—— 臨界流速 m/s； ②查表選擇直徑 d ③ 校驗(yàn)實(shí)際流速 v=4Qj/3600π d2 要求 v＞ v0 00303600 4 vQvQd jj ?? ??（ 2）管材確定 地面灌漿管一般采用鑄鐵管，井下根據(jù)灌漿壓力確定：壓力小于 1016at，大于 16at選用無(wú)縫鋼管。 缺點(diǎn)：井深時(shí)壓力過(guò)大，易崩管。 （ 2）泥漿泵揚(yáng)程 Hj 用公式計(jì)算 ： Hj=h0+hf+hj+hs+hb+hc 式中： h0—— 與泥漿提升幾何高度相當(dāng)?shù)乃叨?m； h0 =γ ′ /γ w= γ ′ h0′ —— 泥漿提升幾和高度 m； hj—— 局部阻力損失，一般為沿程阻力損失的 10%； hs—— 泥漿泵吸水高度，一般取 45m； hb—— 泥漿泵站內(nèi)管路及零件阻力損失，一般取 23m； hc—— 剩余水頭，取 25m； hf—— 泥漿管道沿程阻力損失， hcHjh0hfhjhshb hf= L—— 泥漿管道長(zhǎng)度 m； ij—— 泥漿管道每米長(zhǎng)度上運(yùn)送泥漿時(shí)的水頭損失，用公式計(jì)算： ij = K—— 泥漿阻力系數(shù)，與土水比有關(guān)。 水槍的選擇 水槍的流量特性計(jì)算 1）水槍噴嘴出口射流速度 φ —— 流速系數(shù)，取 ； H—— 水槍工作壓頭， m。6H 2O)、 氯化鈉（ NaCl） 氯化銨 (NH4Cl) 水玻璃 (xNa2O 1）日本 19681969年，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)做了大量的研究工作后，結(jié)果認(rèn)為： ①表面活性劑濕潤(rùn)煤的能力最大。將此種溶液注入煤、巖層裂隙中能與煤、巖體很好 的膠結(jié)、硬化固結(jié)，從而阻止空氣的漏入，阻止煤的氧化。 1975年在豪斯阿登煤礦利用阻化劑漿液 (MgC12:％、 CaCl2： ％、 Mg(OH)2： 10%和 70%的水 )成功地?fù)錅缌艘淮巫匀及l(fā)火。 19611971年對(duì)無(wú)機(jī)鹽類如氯化鈣 (CaCl2)、水玻璃 (xNa20 在頓巴斯煤田自然發(fā)火期一般為 13個(gè)月，個(gè)別情況有 23個(gè)星期，采用 含有 25％的氯化鈣 (CaCl2)和 12％濕潤(rùn)劑的混合溶液噴灑煤柱、采空區(qū)浮 煤防止自然發(fā)火。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用取得良好效果，有些礦已將使用氯化泥漿正 常化。 19791982年對(duì)陜西銅川陳家山礦進(jìn)行了阻化劑試驗(yàn)。后采用 阻化劑，基本消滅了火情。起到了一種隔氧降溫的作用，從而抑制了煤炭的自燃。 （ 2）阻化劑防止煤炭自燃原理 （ 3）阻化劑的選擇 《 煤礦安全規(guī)程 》 第 235條規(guī)定：采用阻化劑防滅火時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定： （一）選用的阻化劑材料不得污染井下空氣和危害人體健康。 我國(guó)撫順煤科院經(jīng)過(guò)大量研究認(rèn)為： ? 堿性金屬：鈹 Be、鎂 Mg、鈣 Ca、鍶 Sr、鋇 Ba。ySiO 2)； 鹵塊： 25% 熟石灰（ CaO）； 其他的如：氯化銨 (NH4Cl) 硼酸（ H2BO3） 釀酒廠的廢液、造紙廠的廢液 煉鎂槽碴、化工廠廢液等，具有一定的環(huán)境污染。 阻化劑藥品濃度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體條件確定，自然傾向性大、極易自燃 的煤層，可大一些。 高硫煤的阻化率 是以阻化處理前后煤樣在 180℃ ，通入 80ml／ min的純 氧，氧化 5小時(shí)放出的 SO2量（ mg）的差值與原煤樣放出的 S02量（ mg）之 比的百分率來(lái)確定的，其計(jì)算公式與上式相同。 從以上兩個(gè)概念出發(fā)，可以認(rèn)為：阻化劑的阻化率高，阻化壽命長(zhǎng)是理想的阻化劑；阻化率雖高，但阻化壽命短的阻化劑也不能視為良好的阻化劑。 原則：要使余煤、浮煤充分濕潤(rùn)（吃飽喝足），而不致于泄出（吃不了）。h1S