【正文】 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 29 氯鹽 阻化劑的阻化機(jī)理，主要為吸水鹽類的液膜隔氧降溫學(xué)說和提高反應(yīng)物之間 活化能的副催化學(xué)說等等。 耐溫高水膠體防滅火技術(shù) :耐溫高水膠體是由基料 A 和促凝劑 B 與水按一 定比 例混合而成，通過壓注設(shè)備注入煤層內(nèi)部，在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生膠凝固化，迅速吸熱降溫、隔絕氧氣、包裹煤體； 注入的液體由點(diǎn)向四周擴(kuò)散，形成較大的降溫窒息區(qū)， 直接注入高溫點(diǎn)滅火降溫效果極佳，尤其在巷道頂煤或煤柱發(fā)生自燃火災(zāi)時(shí)，該技術(shù)顯示出其他防滅火技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢。三相泡沫中含山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 26 有粉煤灰或黃泥等固態(tài)物質(zhì)，這些固態(tài)物質(zhì)是三相泡沫面膜的一部分，科較長時(shí)間保持泡沫的穩(wěn)定性，即使泡沫破碎了，具有一定粘度的粉煤灰或黃泥仍然可較均勻地覆蓋在浮煤上，可持久有效地阻礙煤對氧氣的吸收，防止煤的氧化，從而有效地防治煤炭自然發(fā)火，這是三相泡沫防滅火性能的優(yōu)越性。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 24 氮?dú)馐且环N無毒的不可燃?xì)怏w ， 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度 3mkg ，與同體積空氣 質(zhì)量比為 ， 無腐蝕性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。封閉的 方法為： 在煤柱產(chǎn)生裂隙的地方應(yīng)及時(shí)向采空區(qū)打鉆孔，鉆孔需穿透煤柱，用移動式注 漿泵通過鉆孔向采空區(qū)注粉煤灰、水泥和黃土摻合的混合漿液，該漿液可迅速在采空區(qū)內(nèi)凝結(jié)，在采空區(qū)靠近煤柱的邊緣形成一道封閉層，杜絕采空區(qū)漏風(fēng)。但是，沿空側(cè)的巷道容易向相鄰采空 (特別是其停采線 )漏風(fēng)，所以應(yīng)該采用有效方式封堵漏風(fēng)通道，以防止相鄰采空區(qū)煤炭 自燃。近些年來，國內(nèi)外的一些礦井及科技部門對煤層內(nèi)因火災(zāi)進(jìn)行了大量的研究山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 20 與實(shí)踐，研制出了一些井下防滅火的可行技術(shù)，歸納為以下兒大類 ： 開拓開采方面的措施 礦井開拓系統(tǒng)和采煤方法是影響煤炭自燃的重要因 素，因此，在礦井設(shè)計(jì)、建設(shè)初期就 應(yīng)該注意選擇合理的開拓系統(tǒng)和采煤方法。測溫法現(xiàn)階段主要采用的儀器有 ： 熱電偶、測溫電阻，集成溫度傳 感器等。該方法是基 于 大量統(tǒng)計(jì)資料，并在分析火災(zāi)原因的基礎(chǔ)上形成的，具有相當(dāng)程度的可信度，但其難以對不同發(fā)火類型的自燃進(jìn)行預(yù)測， 且 在時(shí)間統(tǒng)計(jì)上存在 較大的偏差，僅能粗略的判斷自燃危險(xiǎn)區(qū)域范圍 [14]。 （ 2)綜合評判預(yù)測法 綜合評判預(yù)測法是采用對煤自然發(fā)火相關(guān)的各種內(nèi)外影響因素進(jìn)行綜合評分的方 法，其指導(dǎo)思想是 ： 首先對煤的自燃傾向性進(jìn)行鑒定，評出其分值 ； 然后在大量統(tǒng)計(jì)分 析的基礎(chǔ)上，對 影響煤自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的外在因素進(jìn)行主觀評判，給出分值 ； 將兩者 綜合相加就得出了相應(yīng)條件下的煤自然發(fā)火的總值及其分類。 在我國，對自燃傾向性鑒定方法的研究五十年代初期即開始研究起來，曾經(jīng)先后研究過克氏法、著火點(diǎn)溫度降低值法、靜態(tài)容量吸氧法及雙氧水法。 只有當(dāng)漏風(fēng)既有較充分的供氧條件，同時(shí)氧化生成的熱不易帶走，熱量積聚起來，自燃才能成為可能。但是，煤炭自然發(fā)火，并不是從它一暴漏于空氣中就自燃，而是需要經(jīng)過一定的時(shí)間，需要一定的蓄熱環(huán)境，使它的溫度不斷上升，這在很大程度上還取決于外在條件，單純的內(nèi)在條件不能決定礦井是否自然發(fā)火以及它的嚴(yán)重程度。煤體中外在水分沒有全部蒸發(fā)之前很難上升到 100℃，這就是水分大的煤炭難以自燃的原因。粒度越細(xì)，比表面積成指數(shù)的增大，粉碎后煤的傳熱性能大幅減弱，而氧化條件卻變得有利，以氧化蓄熱量 kQ 表示自燃性時(shí)，氧化蓄熱量與比表面積 S的關(guān)系可表示為 ： Q K =K1 ? ， 隨 著煤粒 度不同，煤粉碎前后之氧蓄熱量為 ： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 8 ? ? ?????? ??? ?前后 （ ） Schroder、松樸茂雄研究表明煤粒越小，自燃傾向勝越大 ： Oreshko 認(rèn)為煤的低溫 氧化速率與煤孔隙的容積有關(guān)，而不是內(nèi)表面積。 煤炭自然發(fā)火影響因素 自燃火災(zāi)形成的過程是許多因素綜合作用的結(jié)果，但煤層的自燃性能是起決定性作 用的 因素，其 它因素起加劇和增加危險(xiǎn)程度的作用。風(fēng)流控制的方法有短路法、調(diào)壓法、全礦反風(fēng)、局部反風(fēng)。 在礦山火災(zāi)的分類辨識方面，我國的研究人員根據(jù)發(fā)生的地點(diǎn)不同 , 可分為地面火災(zāi)和井下火災(zāi)；按一次火災(zāi)所造成的人員傷亡、受災(zāi)戶數(shù)和財(cái)物損失金 額 , 可劃分為特大火災(zāi)、重大火災(zāi)和一般火災(zāi)；根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的原因 , 可分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。 在總的礦井火災(zāi)總數(shù)中，外因火災(zāi)占比重一般為 10%左右，但危害很大，剩余的90%為內(nèi)因火災(zāi)，內(nèi)因火災(zāi)多由煤炭自燃引起。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作 者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。 本文 首先 細(xì)致分析 了 煤炭自燃發(fā)火的 基本理論，包括自然發(fā)火的影響因素、早期識別與預(yù)防以及其防治技術(shù)； 再結(jié)合滕東煤礦概況及其半孤島工作面自然發(fā)火情況 找出火災(zāi)隱患點(diǎn)并且 采取一定合理的防滅火措施；最后，通過對工作面的溫度和相關(guān)火災(zāi)指標(biāo)氣體的監(jiān)測判斷所采取的防治措施是否起到了作用。通過對 煤礦 所存在的火災(zāi) 隱患 進(jìn)行細(xì)致地分析，研究相應(yīng)的控制技術(shù)。 （ 4)測氛法探測火源位置 。對己形成高溫的浮煤，僅依靠惰泡隔氧滅火，需注泡量很大，且一旦停止注泡很易復(fù)燃。完整的煤體一般不會發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存在， 其自燃性能顯著提高，這是因?yàn)槠扑榈拿禾坎粌H與氧氣接觸的表面積增大，而且著火溫度也明顯降低。 煤中瓦斯存在和放散影響吸氧和氧化過程進(jìn)行，它類似用惰性氣體稀釋空氣對氧化 發(fā)生的影響。黃鐵礦的比熱容小，它與煤吸附相同的氧量而溫度增值比煤大 3 倍。 2)采煤方法。有褶曲、斷層和巖漿巖侵入等地質(zhì)構(gòu)造破壞 區(qū)域，煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)性較大。這種方法是在人為強(qiáng)制下使煤和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該方法針對綜放面采空 區(qū)，在已測到的漏風(fēng)強(qiáng)度 Q 和煤體溫度 T 的基礎(chǔ)上，利用Rough Set（ RS)的約簡理論 對測量數(shù)據(jù)約簡。 國內(nèi)外相關(guān)的氣體指標(biāo)如下表 所示： 在氣體分析手段方面，我國 1995 年成功研制了煤礦專用 GC4008 型氣相色譜儀， 可以分析煤自燃火災(zāi)的氣體產(chǎn)物，具有常量分析和微量分析的功能，最小檢知濃度可達(dá) 。探測器按工作原理可分為電離室型、閃爍室型、半導(dǎo)體探測器型等。外錯式布置在下分層回采時(shí)煤柱頂煤冒落堆積也易于形成易燃帶。采區(qū)上（下）山如果設(shè)在煤層中，也要合理的選擇上（下）山煤柱尺寸。 （ 1) 惰氣防滅火 [19] 惰氣防滅火技術(shù)是向火區(qū)注入惰性氣體，惰氣源目前發(fā)展起來的主要以注入 氮?dú)?和 二氧化碳 為主，也可注入其它惰性氣體來降低火區(qū)的氧濃度，達(dá)到防滅火的目的。氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)與其 他常規(guī)防火火措施比較，具有下列特點(diǎn) : 1)注入氮?dú)馐狗罍缁饏^(qū)域缺氧惰化，其惰化程度取決于注氮量、純度山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 25 及防治區(qū) 域漏風(fēng)量的大小； 2)造成防治區(qū)域正壓，防止或杜絕新鮮空氣流入，以保證防治區(qū)域的氮?dú)舛杌?度； 3)具有降溫作用，可吸收煤炭氧化自燃生成的熱量。凝膠防滅火有集固結(jié)水、降溫、阻化、堵漏和充填于一體的優(yōu)點(diǎn)。 目前，使用阻化劑藥劑主要為 CaC2l ,MgC 2l , ZnC 2l (鹵液或鹵片 )，以及水玻璃和 生石灰等。 均壓防滅火 均壓技術(shù)是通過均衡漏風(fēng)通道進(jìn)出口兩端的負(fù)壓，杜絕或 減少通過有山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 30 浮煤堆積區(qū)域的漏風(fēng)風(fēng)量，調(diào)整放頂煤下作面的局部通風(fēng)系統(tǒng)，最大限度地減少向采空區(qū)、停采線和開切眼漏風(fēng)，從而。 阻化劑多為化學(xué)物質(zhì)，表面活性劑，歸類為鹽類，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易與氧發(fā)生氧 化反應(yīng)。 膠體防滅火 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 27 膠體防滅火技術(shù)能有效地控制煤層自燃火災(zāi)。 注入氮?dú)鉁缁鹁褪菍碌幕饏^(qū)進(jìn)行封堵，盡可能地將液氮直接輸送到火點(diǎn)或自 燃氧化帶內(nèi) ，并在適當(dāng)?shù)奈恢昧粲锌煽刂频穆╋L(fēng)通道，以達(dá)到含高氧的火區(qū)氣體排出的阻化效果， 使氮?dú)獬錆M火區(qū)空間，注入液氮后其滅火作用有： 1)使火區(qū)內(nèi)的高氧氣體經(jīng)可控制的漏風(fēng)通道排出，使火區(qū)內(nèi)的 氧 大大降低 ； 2)由于注入的液氮有一定的壓力，液氮汽化后使火區(qū)壓力增加，減少了向火區(qū) 的漏風(fēng)； 3)注入的液氮溫度低， 一般 19～ 80℃ ，其汽化后吸收大量的熱 (200℃環(huán)境溫 度下，液氮汽化熱為 423kl/kg)，降低了火區(qū)的溫度 ； 4)封閉火區(qū)注入氮?dú)猓沟没饏^(qū)氣體惰化，兼有抑制爆炸作用。此外，在上隅角也應(yīng)掛風(fēng)簾，增大此處風(fēng)阻。所以，在煤炭 巷道布置中，應(yīng)設(shè)法避免礦山壓力峰值，避免煤體受壓破碎。厚煤層分層開采時(shí)， 分層區(qū)段平巷的布置過去有內(nèi)錯和外錯兩種方式，這兩種方式都容易造成煤炭自燃。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 19 （ 4)測 氡 法探測火源位置 氡 為放射性同位素，其衰變的子體為固體粒子，因此在測量時(shí)既可測氡 氣，又可測 其子體 而 反映母體核素的形態(tài)及變化狀況， 氡 子體有很強(qiáng)的吸附能力，它們能牢固地附 著在器物表面，因此可用不同的方法將 氡 或其子體收集進(jìn)行測量。但是使用的氣體仍然采用 CO 以及 其派生氣體，氣體的分析開始試采用紅外技術(shù)。天水承、李紅霞應(yīng)用煤自燃傾向性、煤層厚度、煤層傾角、煤的固性系數(shù)及開采參數(shù)運(yùn)用模糊聚類方法對自然發(fā)火危險(xiǎn)性進(jìn)行了分類。 在實(shí)際開采條件下煤的自然發(fā)火現(xiàn)象與現(xiàn)有自燃傾向性測試方法相差甚遠(yuǎn)。 所以，厚煤層是自然發(fā)火危險(xiǎn)性最大的煤層，開采有自然傾向性厚煤層的礦井，應(yīng) 特別重視內(nèi)因火災(zāi)的防治工作。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，開拓布置對自然發(fā)火煤層的礦井影響很山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 11 大。 煤中硫有三種存在方式：硫化鐵即黃鐵礦、有機(jī)硫以及硫酸鹽。鏡煤與亮煤脆性大，易破碎，而且灰分小，在其次生的裂隙中常常充填有黃鐵礦，開采中易碎為微細(xì)的顆粒，細(xì)微狀的煤?；螯S 鐵礦都有較高的自燃氧化性能，因此它的氧化接觸面積大，著火溫度較低，故鏡煤與亮煤在絲煤吸附氧化升溫的促使誘導(dǎo)下很容易自燃。 局部而言，煤層自燃傾向性與煤 的變質(zhì) 程度之間表現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系，即同一煤化程度的 煤在不同的地區(qū)和不同的礦井，其自燃傾向性可能有較大的差異。 惰泡防滅火是 70 年代興起的防滅火技術(shù)，進(jìn)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(shù)防治采空區(qū)浮煤自燃，取得了較為顯著的成效，該技術(shù)能起到降溫，減少漏風(fēng)，降低采空區(qū)氧濃度等作用。（ 3)示蹤氣體法 。 而煤層自燃火災(zāi)防治是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程 , 它不僅要求礦井有合理的開拓系統(tǒng)和開采方法、合理的礦井采區(qū)和工作面通風(fēng)系統(tǒng)可靠的專項(xiàng)防山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 2 治措施和管理制度 , 還必須掌握相應(yīng)的防滅火技術(shù) 、 具有完善的防滅火系統(tǒng)及裝備 ,才能得以保障礦 井的安全生產(chǎn) 。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 VI 摘 要 我 國煤炭自燃火災(zāi) 十 分嚴(yán)重 , 在開采煤 層中大約有 50%的礦井存在自然發(fā)火危險(xiǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國煤礦自燃火災(zāi)約占礦井火災(zāi)的 70%。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。近年來我國廣泛采用綜采放頂煤開采技術(shù)，使開采效率大幅提高。 在礦山火災(zāi) 的預(yù)控方面，主要有以下措施和方法： 與預(yù)報(bào) ： （ 1) 指標(biāo)氣體分析法 。 國外研究現(xiàn)狀 70 年代末，德、英、法、波、原蘇聯(lián)等國先后研究并推廣應(yīng)用了采空區(qū)巷旁充填材料、工藝及系列設(shè)備。