【正文】 化。這也是煤礦井下自燃多發(fā)在粉煤及碎煤集中的地方的原因。 各種單一的 煤巖成分具有不同的氧化活性，其氧化能力按鏡煤 亮煤 暗煤 絲煤的順序遞減。有的研究表明，當煤層中的剩余瓦 斯含量大于 5 tm3 時，自燃難以發(fā)生 ； 瓦斯涌出速度高時，很難發(fā)生煤的氧化，但是瓦斯涌出速 度小于 ～ hgml ? 時，瓦斯涌出對煤的氧化過程沒有影響。從這方面看，水分 又有利于煤炭自燃的發(fā)生。 山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 10 Herman (1994)綜合使用 XRD， SEM， EDXA 和 Mossbauer 波譜等手段考察了煤中礦 物 質(zhì)在低溫氧化過程中的變化，指出含 Ca 礦物對煤的低溫氧化起催 化 作用，還有的學者認為菱鐵礦等含二價鐵離 子的礦物對自燃也有較大影響，尤其是在 Co、 Mn 等離子的催化作用下，它們更容易氧化并有利于過氧化物的產(chǎn)生。許多開采同一煤田、相同煤 層 的不同礦井，甚至同一礦井不同的開采時期，在煤的性質(zhì)、煤層賦存條件基本相同的 礦 井，但由于以上因素的差異，造成自然發(fā)火的次數(shù)明顯不同。通風對自燃的主要影響主要表現(xiàn)在采空區(qū)、煤柱、煤壁裂隙的漏風。山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 12 統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，有 80%的自 燃火災發(fā)生在厚煤層中。 煤炭自然發(fā)火早期識別與預 防 煤炭自燃危險性預測研究 (1)自燃傾向性 實驗 預測 法 [6] 煤自燃傾向性是指煤層開采之前，其自然發(fā)火的可能程度，所有煤種均具有自燃傾 向性，只是不同煤種、不同環(huán)境條件下的自燃傾向性呈現(xiàn)不同。但該方法只能測試可逆的物理吸附和脫附量，而且因為伴隨著化學吸附和反應，難以計算氧消耗量；另外，煤的吸附性能同時也因為煤巖組份、破碎煤體孔隙結構、粒度的組成、水的含量等多種因素的不同而不同，而煤樣的自燃性是受多種因素所影響的。并且煤氧反應是十分復雜的，物理作用可逆，而化學作用正好相反，是不可逆的。 近年來， 王 省身、蔣軍成、 王 德明、 王 俊、趙向軍、李文平等人采用神經(jīng)網(wǎng)絡的方 法預測煤層自燃危險程度 [12]，雖然他們采用的神經(jīng)網(wǎng)絡結構各不相同，但均是采用影響 開采煤 層自燃危險性的三 個主要因素，即煤炭自身的自燃傾向性，開采煤層的地質(zhì)賦存條件和開拓條件、通風技術條件，作為預測指標，再對預測指標作進一步細分，來預測煤自燃的危險程度。 山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 16 以上這些方法都是利用大量的統(tǒng)計資料，分析煤自燃主要因素的影響程度，粗略預 測煤層自然發(fā)火危險程度， 對發(fā)火期以及可能發(fā)火的區(qū)域則無法進行預測，所以該方 法只能定性不能定量。 50 年代開始，我國煤礦在學習蘇聯(lián)經(jīng)驗 的基礎上， 開始應用檢測 CO 的方法來發(fā)現(xiàn)自燃火災，其主要檢測技術為波羅克曼分析儀。 （ 2)測 溫法 測溫法是指利用溫度傳感器對被監(jiān)測地點進行溫度監(jiān)測以發(fā)現(xiàn)煤層發(fā)火危險程度的 預報方法。示蹤物質(zhì)的選擇對測定煤體熱狀態(tài)具有重大的影響。 煤炭自然發(fā)火防治技術 由于煤自燃是煤氧復合的結果，影響煤自燃的主要條件是煤的表面活性結構濃度、 氧濃度和 溫度。布置在煤層中采用寬煤柱護巷。采用無煤柱護巷時，取消了煤柱，也就取消了由此帶來的煤炭自燃隱患。 （ 3）減少煤體破碎 采掘工作面要破壞巖層的 原始應力狀態(tài)，產(chǎn)生應力集中，即礦山壓力。 通風方面的措施 (1)合理的調(diào)配工作面風量，減少采空區(qū)漏風，縮短氧化帶寬度 采空區(qū)氧化帶寬度在浮煤厚度和地溫一定的情況下，主要受采空區(qū)漏風影響，而采 空區(qū)漏風量在特定工作面則主要取決于工作面供風量。但是，如果此通道太暢通，必然 造成氮氣在區(qū)內(nèi)擴散速度加快，不利于采空區(qū)惰化。但氮氣熱容小，降溫效果差，一旦重新供氧，火區(qū)極易復燃。氮氣既可以迅速有效的撲滅明火，又可以有效的預防采空區(qū)遺煤的自燃，使用注氮滅火有如下優(yōu)點 :恢復工作量小 、 不損壞設備等。三相泡沫集固、液、氣三相材料的防滅火性能于一體，利用粉煤灰或黃泥的覆蓋性、氮氣的窒息性和水的吸熱降溫性進行防滅火，大大提高了防滅火效率。但黃泥灌漿需要大量的黃土，這需要毀掉大片農(nóng)田，近年發(fā)展起來的有粉煤灰、頁巖泥漿、選煤尾礦泥、阻化泥漿等，除惰化外還兼有降溫，但對煤礦本身則微有污染。 智能化膠體防滅火系統(tǒng)是目前最合理先進的注膠系統(tǒng)。阻化劑防火效果較好，但當煤中水分蒸發(fā)，減小到一定程度時，阻化作用就會停止，轉而變?yōu)榇呋饔茫龠M煤的氧化與自燃。阻化液進入煤層后，具有很好的包裹、充填作用，減少了煤層以及采空區(qū)浮煤之間的空隙，降低了浮煤與氧氣的接觸幾率，從而降低了煤表面的吸氧能力和表面氧化速度，起到了一定的阻化作用 。 另外，通過對氯化物吸水鹽類阻化劑阻化煤樣氧化過程分析也可以證實，加人吸 水鹽類阻化劑的阻化煤樣中，甲基和次甲基橋鍵的氧化速率與原煤樣相比明顯減慢 ； 對醛、酮、 酯 類碳基與醚鍵、醚氧鍵的氧化，都有一定的減慢作用 ； 阻化煤樣中，次 甲基鍵數(shù)量減少，主要由于 Cl一發(fā)生取代作用的結果，醚氧鍵數(shù)量比原煤樣增多，說 明阻化劑阻止了煤分子中醚氧鍵的氧化斷裂 ； 而碳基減少是由于煤分子與阻化劑中的 醛基 發(fā)生絡合 作用的結果。其次，氯化物吸水鹽類還是一種吸水能力很強的物質(zhì)，它能吸收大量水份并在煤體表面蒸發(fā)降溫 ，從而中斷或減緩自由基鏈反應的連續(xù)進行。從經(jīng)濟效益上看， MgC 2l ， 比較便宜， CaC 2l和 NaCl 相對較貴， MgC2l 為鹽的副產(chǎn)品， 貨源相對來說比較充足。 阻化劑防滅火 阻化劑是抑制煤氧結合，阻止煤氧化的化學藥劑。復合膠體添加劑用量極小，粉煤灰復合膠體、復合 膠體泥漿的添加劑用量僅為 ～ 1 3mkg 。其缺點是工程量大，泥漿脫水量較大，惡化工作環(huán)境，影響煤質(zhì)，并且流動性強，泥漿都向底部流動，對頂煤和煤柱自燃火災效果不明顯。 （ 2) 惰泡防滅火 惰泡防滅火是 60 年代興起的防滅火技術，進入 80 年代以來，前蘇、法等主要產(chǎn) 煤國家開發(fā)了惰氣泡沫壓注技術防治采空區(qū)浮煤自燃，取得了較為顯著的成效，該技術能起到降溫，減少漏風，降 低采空區(qū)氧濃度等作用。把氮氣加高壓并降低到一 ℃，可使其液化。 但惰性氣體對 大熱容的煤體降溫效果不好，滅火周期較長，火區(qū)易復燃，而且對現(xiàn)場的堵漏風工作也要求較高。在工作面回采過程中，工人往往會覺得風簾礙事，經(jīng)常將風簾扯下，為此，必須有專人負責風簾的管理。一般說來，在工作面外 部條件不變的情 況下，散熱帶和氧化帶升溫的寬度在一個有限范圍內(nèi)波動，并隨工作面一起推進。否則 ，在開采過程中會向前部工作面采空區(qū)大量漏風，開采結束后會在采空區(qū)留下孤島煤柱。 3)采用無煤柱護巷方式。 （ 1）合理的進行巷道布置 1）對一些服務時間較長的巷道應盡量采用巖石巷道。同位素測 氡 技術探測煤層火源位置及其范圍的應用技術解決了 煤層火災預測預報及防治技術的 難題 ： 1） 采空區(qū)高溫異常區(qū)位置及范圍的確定 ； 2） 灌漿 火火打鉆定位及火火參數(shù)的選擇 ； 3） 火區(qū)下采煤的開拓開采布署 ； 4） 封閉火區(qū)內(nèi)設備的 啟封與搶險中火火方案的選擇 ； 5）大面積均壓火火參數(shù)的選擇 ； 6） 大面積煤田自燃火災 滅 火方案及參數(shù)的選擇。 （ 3)示蹤氣體法 利用 6SF 等熱穩(wěn)定性較好的示蹤氣體測定采空區(qū)漏風量的技術已經(jīng)成功應用。 95 年完成的國家 “ 八五 ” 攻關項目一 GC85 型多參數(shù)色譜 檢測系統(tǒng)能夠 自動進樣一次完成火災氣體的全組分分析，并目 可與束管檢測采樣系統(tǒng)接口聯(lián)合使用。 （ 1） 指標氣體分析法 煤炭自燃指標氣體是指能預測和反映其自燃發(fā)火狀態(tài)的某種氣體，這種氣體的產(chǎn)率 隨煤溫的上升 而 發(fā)生規(guī)律性的變化。實測數(shù)據(jù)驗證表明，該方法比常規(guī)預測方法簡便 且 精度高。尤其是波蘭已取得進展，它把復雜的外界因素歸納為地質(zhì)條件、開采條件、通風條件等七個方面因素，用 Si 表示，再和煤 自燃傾向性指標 SZb (帶灰份指標 )相加，即得礦井自然發(fā)火危險程度指標 。而動態(tài)和靜態(tài)吸氧法，在反應過程方面是相似的，但是實驗研究和測試的方法與現(xiàn)場實際是不同的。因此，為了建立更完善的新的煤樣自燃傾向性鑒定方法，我國在六十年代初曾經(jīng)進行過靜態(tài)吸氧法和雙氧水法的研究，但后來研究工作結束后并沒有得到推廣應用。 4） 開采深度： 煤層賦存太淺或太深都會增加自然發(fā)火的危險性。 （ 2)地質(zhì)因素 主要有 ： 1） 傾角 ： 煤層傾角較大時，特別是急傾斜煤層，由于采煤方法等原因往往造成較多丟煤 ，且 采空區(qū)封閉困難，所以其自燃危險性較大 。如高落式、刀柱式，長壁式采煤法留煤皮假頂以及回采率較低的水力采煤法對防火均不利。然而在生產(chǎn)中，一個煤層或礦井自然發(fā)火危險程度并不完全取決于煤的自燃傾向性，還受煤層的地質(zhì)賦存、開拓、開采和通風條件的制約。我國許多高硫礦區(qū)如貴州的六枝，四川的芙蓉和中梁山，江西的萍鄉(xiāng)、英崗嶺，湖南的楊梅山均屬于自燃比較嚴重的礦區(qū)。所以，地面煤堆在雨雪之后容易發(fā)生自燃，井下灌溉滅火，疏干之后自燃現(xiàn)象更為強烈。但也有人認為，煤吸附瓦斯與吸附氧的機理不同，因此影響不大。 煤巖成分對煤的自燃傾向 性 表現(xiàn)出一定的影響，但不是決定性的因素。根據(jù)波蘭的試驗，當煙煤的粒度直徑為 ～ 2mm 時，其著火點溫度大多在 330～ 360℃ ；粒度直徑小于 1mm 時，著火點溫度可能降低到 190～ 220℃。 就整體而言，煤的自燃傾向性隨煤 的變質(zhì) 程度增高而降低，即自燃傾向性從褐煤、長焰 煤、煙煤、焦煤至無煙煤逐漸減小。依據(jù)相關資料和實習經(jīng)歷，并研究各種預控技術，及時預防和控制火災事故的發(fā)生，盡量降低火災事故所帶來的損失，保護生命和財產(chǎn)的安全，確保 煤礦 企業(yè)安全、有序、高效的進行生產(chǎn)活動。英國的 TekPacking 高水速凝充填料，相應的井下制漿泵輸送設備及采空區(qū)巷旁袋裝充填工藝 ； 原蘇聯(lián)東方研究所的洗煤廠尾礦地面制漿泵送下井，混合速凝水泥充填工藝 ； 日本、 波蘭的粉煤灰、水泥地面制漿泵壓下井，采空區(qū)巷旁袋裝充填工藝 ； 英國的輕質(zhì)發(fā)泡水泥漿充填及發(fā)泡水泥砌塊隔墻堵漏風等。其中包括合理的進行巷道布置、堅持正規(guī)開采和合理的開采順序和減少煤體破碎； (2)防止漏風； (3)均壓防滅火 。 煤炭自燃指標氣體是指能預測和反映其自燃發(fā)火狀態(tài)的某種氣體，這種氣體的產(chǎn)率 隨煤溫的上升而 發(fā)生規(guī)律性的變化 。此項研究對我國 煤礦 生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)活動中進行有效的安全管理，防治火災，提高生產(chǎn)效率，具有非常重要的實踐意義。但這種采煤方法采空區(qū)遺留殘煤多、冒落高度大、漏風嚴重，使得自然火災發(fā)生頻繁。綜 上 說明 本技術方案在 半 孤島工作面防滅火方面 取得了良好的效果， 具有重要的實際應用價值。保密的論文（設計）在解密后適用本規(guī)定。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 、圖表要求： 山東科技大學學士學位論文 摘要 V 1）文字通順，語言流暢，書寫字 跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。 Finally, according to the monitoring of the working temperature and related fire gas, we can judge whether the prevention measures work. During the period of grouting, plastic injection and setting up the wall in the field, we can acquire some dates of tempeture and related fire gas by the temperature sensor and the samplebeam tube. Then using Excel software to map out the temperature and the concentration curve of index gas of the coal spontaneous the diagrams and tables ,the analysis finds that the average concentration of carbon monoxide as the indicator gas of the goaf adjacent to the research face, reduces from ppm to ppm, the concentrationof ethylene is always 0 and the mean temperature decreases 4℃ .On the other hand, the concentration of carbon monoxide and ethylene of the research fae is always 0. In summary, the sta