【正文】 山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 29 氯鹽 阻化劑的阻化機理，主要為吸水鹽類的液膜隔氧降溫學說和提高反應物之間 活化能的副催化學說等等。 耐溫高水膠體防滅火技術 :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，通過壓注設備注入煤層內部，在一定時間內發(fā)生膠凝固化，迅速吸熱降溫、隔絕氧氣、包裹煤體； 注入的液體由點向四周擴散，形成較大的降溫窒息區(qū)， 直接注入高溫點滅火降溫效果極佳，尤其在巷道頂煤或煤柱發(fā)生自燃火災時，該技術顯示出其他防滅火技術無法比擬的優(yōu)勢。三相泡沫中含山東科技大學學士學位論文 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，這些固態(tài)物質是三相泡沫面膜的一部分，科較長時間保持泡沫的穩(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。 山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 24 氮氣是一種無毒的不可燃氣體 ， 在標準狀態(tài)下密度 3mkg ，與同體積空氣 質量比為 ， 無腐蝕性，化學性質穩(wěn)定。封閉的 方法為： 在煤柱產生裂隙的地方應及時向采空區(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)內凝結，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。但是，沿空側的巷道容易向相鄰采空 (特別是其停采線 )漏風，所以應該采用有效方式封堵漏風通道，以防止相鄰采空區(qū)煤炭 自燃。近些年來，國內外的一些礦井及科技部門對煤層內因火災進行了大量的研究山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 20 與實踐，研制出了一些井下防滅火的可行技術，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，在礦井設計、建設初期就 應該注意選擇合理的開拓系統(tǒng)和采煤方法。測溫法現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)計資料，并在分析火災原因的基礎上形成的，具有相當程度的可信度，但其難以對不同發(fā)火類型的自燃進行預測， 且 在時間統(tǒng)計上存在 較大的偏差，僅能粗略的判斷自燃危險區(qū)域范圍 [14]。 （ 2)綜合評判預測法 綜合評判預測法是采用對煤自然發(fā)火相關的各種內外影響因素進行綜合評分的方 法，其指導思想是 ： 首先對煤的自燃傾向性進行鑒定，評出其分值 ； 然后在大量統(tǒng)計分 析的基礎上，對 影響煤自然發(fā)火危險程度的外在因素進行主觀評判，給出分值 ； 將兩者 綜合相加就得出了相應條件下的煤自然發(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，曾經先后研究過克氏法、著火點溫度降低值法、靜態(tài)容量吸氧法及雙氧水法。 只有當漏風既有較充分的供氧條件，同時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，而是需要經過一定的時間，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，單純的內在條件不能決定礦井是否自然發(fā)火以及它的嚴重程度。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，比表面積成指數的增大，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，氧化蓄熱量與比表面積 S的關系可表示為 ： Q K =K1 ? ， 隨 著煤粒 度不同，煤粉碎前后之氧蓄熱量為 ： 山東科技大學學士學位論文 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 認為煤的低溫 氧化速率與煤孔隙的容積有關，而不是內表面積。 煤炭自然發(fā)火影響因素 自燃火災形成的過程是許多因素綜合作用的結果，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程度的作用。風流控制的方法有短路法、調壓法、全礦反風、局部反風。 在礦山火災的分類辨識方面，我國的研究人員根據發(fā)生的地點不同 , 可分為地面火災和井下火災；按一次火災所造成的人員傷亡、受災戶數和財物損失金 額 , 可劃分為特大火災、重大火災和一般火災；根據火災發(fā)生的原因 , 可分為外因火災和內因火災。 在總的礦井火災總數中，外因火災占比重一般為 10%左右，但危害很大，剩余的90%為內因火災，內因火災多由煤炭自燃引起。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作 者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。 本文 首先 細致分析 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、早期識別與預防以及其防治技術； 再結合滕東煤礦概況及其半孤島工作面自然發(fā)火情況 找出火災隱患點并且 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火災指標氣體的監(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 隱患 進行細致地分析，研究相應的控制技術。 （ 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，這是因為破碎的煤炭不僅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構造破壞 區(qū)域，煤層自然發(fā)火危險性較大。這種方法是在人為強制下使煤和氧氣發(fā)生化學反應。該方法針對綜放面采空 區(qū)，在已測到的漏風強度 Q 和煤體溫度 T 的基礎上，利用Rough Set（ RS)的約簡理論 對測量數據約簡。 國內外相關的氣體指標如下表 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的氣體產物，具有常量分析和微量分析的功能，最小檢知濃度可達 。探測器按工作原理可分為電離室型、閃爍室型、半導體探測器型等。外錯式布置在下分層回采時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 氮氣 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，達到防滅火的目的。氮氣防滅火技術與其 他常規(guī)防火火措施比較，具有下列特點 : 1)注入氮氣使防滅火區(qū)域缺氧惰化，其惰化程度取決于注氮量、純度山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 25 及防治區(qū) 域漏風量的大?。? 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)域的氮氣惰化 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水、降溫、阻化、堵漏和充填于一體的優(yōu)點。 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 均壓技術是通過均衡漏風通道進出口兩端的負壓，杜絕或 減少通過有山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 30 浮煤堆積區(qū)域的漏風風量，調整放頂煤下作面的局部通風系統(tǒng)，最大限度地減少向采空區(qū)、停采線和開切眼漏風，從而。 阻化劑多為化學物質，表面活性劑，歸類為鹽類，化學性質穩(wěn)定，不易與氧發(fā)生氧 化反應。 膠體防滅火 山東科技大學學士學位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 27 膠體防滅火技術能有效地控制煤層自燃火災。 注入氮氣滅火就是對井下的火區(qū)進行封堵，盡可能地將液氮直接輸送到火點或自 燃氧化帶內 ，并在適當的位置留有可控制的漏風通道，以達到含高氧的火區(qū)氣體排出的阻化效果， 使氮氣充滿火區(qū)空間，注入液氮后其滅火作用有： 1)使火區(qū)內的高氧氣體經可控制的漏風通道排出，使火區(qū)內的 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； 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)注入氮氣，使得火區(qū)氣體惰化，兼有抑制爆炸作用。此外，在上隅角也應掛風簾，增大此處風阻。所以，在煤炭 巷道布置中，應設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， 分層區(qū)段平巷的布置過去有內錯和外錯兩種方式，這兩種方式都容易造成煤炭自燃。 山東科技大學學士學位論文 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。天水承、李紅霞應用煤自燃傾向性、煤層厚度、煤層傾角、煤的固性系數及開采參數運用模糊聚類方法對自然發(fā)火危險性進行了分類。 在實際開采條件下煤的自然發(fā)火現象與現有自燃傾向性測試方法相差甚遠。 所以，厚煤層是自然發(fā)火危險性最大的煤層，開采有自然傾向性厚煤層的礦井，應 特別重視內因火災的防治工作。實踐經驗表明，開拓布置對自然發(fā)火煤層的礦井影響很山東科技大學學士學位論文 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，開采中易碎為微細的顆粒，細微狀的煤?；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下很容易自燃。 局部而言，煤層自燃傾向性與煤 的變質 程度之間表現出復雜的關系，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，進入 80 年代以來，前蘇、法等主要產煤國家開發(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。（ 3)示蹤氣體法 。 而煤層自燃火災防治是一項復雜的系統(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)和工作面通風系統(tǒng)可靠的專項防山東科技大學學士學位論文 緒論 2 治措施和管理制度 , 還必須掌握相應的防滅火技術 、 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 。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 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）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 山東科技大學學士學位論文 摘要 VI 摘 要 我 國煤炭自燃火災 十 分嚴重 , 在開采煤 層中大約有 50%的礦井存在自然發(fā)火危險，據統(tǒng)計我國煤礦自燃火災約占礦井火災的 70%。學?？梢怨颊撐模ㄔO計）的全部或部分內容。近年來我國廣泛采用綜采放頂煤開采技術，使開采效率大幅提高。 在礦山火災 的預控方面，主要有以下措施和方法： 與預報 ： （ 1) 指標氣體分析法 。 國外研究現狀 70 年代末，德、英、法、波、原蘇聯等國先后研究并推廣應用了采空區(qū)巷旁充填材料、工藝及系列設備。