【正文】 煤的變質(zhì)過程伴隨著煤分子結(jié)構(gòu)的變化，煤化程度越高，煤體內(nèi)含有的活性結(jié)構(gòu)越少，所以 煤 的變質(zhì) 程度是影響煤炭自燃傾向性的決定性因素。 （ 3)煤巖成分 。水分的催化作用隨煤溫的增高而增大。實(shí)驗(yàn)證明，它取決于煤在常溫下的氧化能力，是煤層發(fā)生自燃的基本條件。 有的學(xué)者研究過引起煤炭自燃的風(fēng)速值范圍，認(rèn)為風(fēng)速 ～ minm3 時(shí)最容易 引 起自燃，并將其成為易自燃風(fēng)速 ； 另一些學(xué)者認(rèn)為易自燃風(fēng)速為 ～ minm3 對(duì) 于采空區(qū)，有人認(rèn)為當(dāng)其單位面積上漏風(fēng)量大于 minm3 或小于 minm3 都 不會(huì)自燃， 最危險(xiǎn)的漏風(fēng)量是 ～ minm3 。但這種方法存在著以下缺點(diǎn)： 1） 由于該方法使用聯(lián)苯胺和汞等化學(xué)試劑，有毒性； 2） 對(duì)部分煤樣 無法分類； 3） 儀器裝置和測量系統(tǒng)的落后。但該方法是一種較為全面的預(yù)測煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度的方法，因此，前蘇聯(lián)、美國、波蘭等主要產(chǎn)煤大國都在探索研究該類方法的應(yīng)用，并取得了一些效果。它是礦井火災(zāi)預(yù)防與處理的基礎(chǔ)，是礦井煤層火災(zāi)防治的關(guān)鍵，占有極其重要的地位 [15]。但據(jù)以往的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)單一的測溫法有時(shí)不能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)煤層的自燃情況。 從預(yù)防煤炭自燃的角度出發(fā)，對(duì)易自燃煤層開拓開采方法的總要求是煤炭回采率高，工作面推進(jìn)速度快，盡量減少丟煤。特別是要避免將一個(gè)走向長壁工作面沿 走向在其中部另開切眼，形成兩個(gè)工作面同時(shí)回采的不規(guī)范做法。 （ 3)掛簾堵漏風(fēng)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 23 工作面采空區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)是采空區(qū)漏風(fēng)的主要通道，為減少此處漏風(fēng)，在工作面下隅角 堅(jiān)持掛風(fēng)簾，以改變此處風(fēng)流方向和增加進(jìn)風(fēng)通道阻力。在常溫常壓下，氮分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，很難與其它物質(zhì)發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，所以它是一種良好的防滅火用惰性氣體。灌漿防滅火技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，泥漿能夠吸熱降溫，對(duì)煤體還有包裹作用，能夠達(dá)到隔絕氧氣的目的，同時(shí)能膠結(jié)頂板、降低采空區(qū)空 隙率及增加漏風(fēng)阻力。當(dāng)火區(qū) 范圍較大時(shí)，滅火成本相對(duì)較高。首先，汽霧噴灑吸水鹽類阻化劑后，阻化劑液膜覆蓋煤體表面，并浸人煤體裂隙中，使煤體表面封閉，隔斷了煤體表面活性基團(tuán)與氧 的直接接觸，破 壞了活性自由基團(tuán)與氧氣的化學(xué)吸附反應(yīng)過程。阻化劑阻化機(jī)理分為吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)?窒息作用。該系統(tǒng)采用先進(jìn)制漿系統(tǒng)、 懸浮劑 (或基料 )添加系統(tǒng)、膠凝劑 (促凝劑 )添加系統(tǒng)，成膠比例和注膠流量可實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 定量調(diào)節(jié)，注膠過程中的各種參數(shù)可實(shí)現(xiàn)在線可視化監(jiān)測和控制。三相泡沫發(fā)泡體積量大，單位體積的漿體材料成本低，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在開放式工作面的采空區(qū)防火中，必須有針對(duì)性地確定氮?dú)忉尫趴?，才能有效縮短氧化升溫帶范圍。有關(guān)生產(chǎn)礦井和科研機(jī)構(gòu)提供的統(tǒng)計(jì)資料顯示，采空區(qū)漏風(fēng)量與工作面供風(fēng)量的平方成正比關(guān)系，因此合理調(diào)配綜采工 作面風(fēng)量是有效減少采空區(qū)漏風(fēng)，縮短氧化帶寬度 ，防止采空區(qū)自然發(fā)火的主要措 施之一。近年來，無煤柱護(hù)巷山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 煤炭自然發(fā)火基本理論 21 方式已獲得廣泛應(yīng)用，將階段大巷和采區(qū)上（下）山設(shè)在煤層底板中，采用跨越式開采，不留大巷煤柱和上（下）山煤柱，已成為常規(guī)做法，區(qū)段大巷的無煤柱護(hù)巷方式也已推廣應(yīng)用，不少礦區(qū)采用沿空掘巷（或沿空留巷）方法安全的采出自燃傾向性高的煤炭，并使煤炭自然發(fā)火率明顯降低。因此，自燃火災(zāi) 防治 主要從三個(gè)方面著手 [18]:一是隔離煤氧接觸，使自燃 火災(zāi)窒熄 ；二 是降低煤溫使煤氧化放熱強(qiáng)度降低，最終使火熄滅 ； 三是惰化煤體表面 活性結(jié)構(gòu)降低煤氧復(fù)合速度，防止煤自燃的發(fā)生。此方法可以直觀地了解煤層的溫度及其發(fā)火程度，對(duì)火災(zāi)預(yù)報(bào)有重要的意義。 （ 3)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測法 經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)預(yù)測法是建立在已發(fā)生自燃火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)資料基礎(chǔ)上，分析預(yù)測巷道松散 煤體實(shí) 際開采條件下的自燃危險(xiǎn)程度，根據(jù)巷道自燃事故的統(tǒng)計(jì)資料分析，巷道自燃多發(fā)生在冒頂區(qū)、地質(zhì)構(gòu)造帶、沿空測、停采線附近，隨著綜放無煤柱技術(shù)的推廣，由 于 沿空巷道沿底板一次掘進(jìn)，巷道服務(wù)時(shí)間長，相鄰采空區(qū)留有大量浮煤， 且 已氧化升溫， 因此，巷道沿空測自然發(fā)火幾率較大。由于靜態(tài)吸氧法無法模擬出煤氧復(fù)合反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化，而色譜動(dòng)態(tài)吸氧法這種方法不能研究煤氧作用的化學(xué)吸附與反應(yīng)。 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 13 為了準(zhǔn)確的判定煤層的自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度而采用 自燃傾向 向性預(yù)測法，進(jìn)而采取相應(yīng)的防滅火措施，其主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法來測定內(nèi)在自燃性，劃分煤層自然發(fā)火的等級(jí)。漏風(fēng)使這些地點(diǎn)煤氧化生熱，生熱多少和生熱能否積聚取決于 漏風(fēng)風(fēng)速的大小。因此，煤中 物 質(zhì)放熱性的強(qiáng)弱與煤中無機(jī)礦物的成份、含量密切相關(guān)，也與氧含量和煤層含水量有關(guān)。 （ 5)水分 。如采空區(qū)周圍邊緣地帶，在垮塌的煤壁和受壓破裂的煤柱等地方。但是，由于它大多數(shù)發(fā)生在人們難以達(dá)到的采空區(qū)、破裂的 煤柱之內(nèi)，所以，有時(shí)人們即使發(fā)現(xiàn)了自然發(fā)火征兆，也不容易找到真正的火源點(diǎn)；加之在自然發(fā)火初期，礦內(nèi)空氣溫度、氣體成分和濕度的變化都比較小，就更難以發(fā)現(xiàn)；一旦發(fā)現(xiàn)其外部征兆，煤炭自燃已發(fā)展到后期。（ 1）直接滅火。另據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)和實(shí)踐表明，礦井自然發(fā)火占發(fā)火總數(shù)的94%，其中采空區(qū)自燃占內(nèi)因火災(zāi)的 60%。 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 statistical results can illustrate that 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 VIII the technical solutions achieves good results in semiisolated island face, and has important practical applications. Keywords： Coal mine, Semiisolated island ,Fire,Control 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目 錄 1 緒 論 ............................................ 1 課題的提出 ............................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ....................................................................................... 2 研究思路與方法 ....................................................................................... 4 2 煤炭自然發(fā)火基本理論 ............................ 6 煤炭自然發(fā)火影響因素 ............................................................................ 6 煤炭自然發(fā)火早期識(shí)別與預(yù)防 .............................................................. 12 煤炭自然發(fā)火防治技術(shù) .......................................................................... 19 本章小結(jié) ................................................................................................. 31 3 滕東煤礦半孤島工作面自然發(fā)火防治技術(shù) ............. 32 半孤島工作面自然發(fā)火特點(diǎn) .................................................................. 32 滕東煤礦概況 .......................................................................................... 33 3 下 105 半孤島工作面自然發(fā)火防治技術(shù) .............................................. 43 本章小結(jié) ................................................................................................. 54 4 應(yīng)用效果分析 .................................. 55 溫度監(jiān)測記錄 ......................................................................................... 55 指標(biāo)氣體監(jiān)測記錄 ................................................................................. 59 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 本章小結(jié) ................................................................................................. 69 5 主要結(jié)論 ..................................... 70 參考文獻(xiàn) ....................................... 72 致謝 ........................................... 74 附錄 ........................................... 75 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 1 1 緒 論 課題的提出 礦井火災(zāi)是指礦井井下或地面井口附近、威脅礦井安全生產(chǎn)、形成災(zāi)害的一切非控制燃燒，是煤炭生產(chǎn)中的主要自然災(zāi)害之一 [1]。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。綜 上 說明 本技術(shù)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(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此項(xiàng)研究對(duì)我國 煤礦 生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)中進(jìn)行有效的安全管理，防治火災(zāi)，提高生產(chǎn)效率，具有非常重要的實(shí)踐意義。其中包括合理的進(jìn)行巷道布置、堅(jiān)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(fēng)； (3)均壓防滅火 。依據(jù)相關(guān)資料和實(shí)習(xí)經(jīng)歷，并研究各種預(yù)控技術(shù)，及時(shí)預(yù)防和控制火災(zāi)