【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)吸氧測定方法 53/147 測試技術(shù)的國際調(diào)研 54/147 十、煤的自燃傾向性測定方法 研究機構(gòu) 聯(lián)系人 主要方法 澳 SIMTARS Dr Fiona Clarkson 自熱溫度法（ SHT）；絕熱 R70測試；氣體成分分析；傳統(tǒng)交叉點溫度法 新西蘭 Auckland大學 Chen XD 新交叉點溫度法 英國 Leeds大學 A C McIntosh FK法和新交叉點溫度法 英國 Aberdeen大學工程學院 J C Jones 改進的 HR方法； 微型量熱計法 波蘭 Crowkov 礦院 AndrzejStruminski W Olpinskii，活化能法 調(diào)研結(jié)果 55/147 十、煤的自燃傾向性測定方法 德國 University of Bayreuth Andreas Jess Ignition point method 美國 MSHA Alex Smith 自熱溫度法（ SHT） 加拿大能源與礦業(yè)部 Krivokuca 無，（低硫煤） 土爾其中東技術(shù)大學 Tevfik G252。yaguler 交叉點溫度法 印度中央采礦所 SC Banerjee 傳統(tǒng)交叉點溫度法 日本九洲大學 Masahiro Inoue 無 煤科總院撫順分院 錢國胤 流態(tài)色譜吸氧法 調(diào)研結(jié)果 56/147 十、煤的自燃傾向性測定方法 ?世界各國 采用的方法不盡相同，有 SHT， R70， CPT， HR， FK等方法 ?各國 在自燃傾向性測試方法研究的力度與深度與各國遭受煤自燃災害的嚴重程度相關(guān) ?各國 采用的測試方法基本上都與煤樣的溫度變化過程有關(guān) ?中國目前采用的方法是 恒溫 情況下的，與煤樣的溫度變化過程無關(guān)，只是考慮恒溫下的 吸附氧量 調(diào)研的結(jié)論 57/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 ?煤炭自燃的發(fā)展有一個過程，如果能在自燃發(fā)展的初期發(fā)現(xiàn)它，對于阻止其發(fā)展，避免釀成火災，十分重要。 ?前述的煤炭自燃發(fā)展過程中各種物理與化學變化，是早期識別和預報的根據(jù)。 ?識別的方法可歸為： （ 1）人的直接感覺； （ 2）測定礦內(nèi)空氣和圍巖的溫度； （ 3）測定礦內(nèi)空氣成分的變化； （ 4）物探測定方法。 （ 5）氣味法（ electric nose) 58/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 人的直接感覺 ? 利用人的感觀進行探測是最簡便的方法，雖然常帶有一定的主觀性，但是這種方法仍然比較可靠。 ?嗅覺： 煤油味、汽油味和輕微芳香氣味的非飽和碳氫化合物。 ?視覺： 煤氧化產(chǎn)生的水蒸氣，及其在附近煤巖體表面凝結(jié)成水珠 (俗稱為“掛汗” )，在煤炭自燃的最后階段出現(xiàn)的煙霧。 ?感 (觸 )覺： 煤炭自燃或自熱、可燃物燃燒會使環(huán)境溫度升高，并可能使附近空氣中的氧濃度降低， CO2等有害氣體增加，所以當人們接近火源時，會有頭痛、悶熱、精神疲乏等不適之感。 59/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 測定礦內(nèi)空氣和圍巖溫度 ?直接測定 是將測溫傳感器直接放入測溫鉆孔中或埋在采空區(qū)內(nèi)測定煤巖體溫度，常采用的是熱電偶和熱敏電阻。 ?間接測溫方法 主要有無線電測溫儀、測氣味法和紅外輻射儀等方法。無線電測溫方法是將含有熱記錄裝臵的無線電傳感器埋入采空區(qū)，根據(jù)測得的熱量發(fā)射出無線電信號。 ?氣味劑法 是將含有低沸點和高蒸汽壓并具有濃烈氣味的液態(tài)物質(zhì)，如硫醇和紫羅蘭酮等，將其封裝在膠囊中，在設(shè)定的高溫下，膠囊破裂而發(fā)出氣味。 ?紅外輻射測溫則 是通過測定巷道壁面的紅外輻射能量而測定出煤壁表面溫度。 60/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 測定礦內(nèi)空氣和圍巖溫度 ?測溫法 操作簡便，結(jié)果可靠，但也存在局限性 ?直接測溫由于采空區(qū)頂板的垮落或底板裂變易引起測溫儀表和導線的破壞和折斷，在用鋼套管保護也易被損壞。 ?無線電傳感器受采空區(qū)高濕惡劣環(huán)境影響難以成功應用 ?氣味劑法因靠漏風傳播氣味，移動速度慢、分布區(qū)域小，較難測取 ?當火源離巷道表面較遠時，紅外輻射測溫儀因接觸不到熱表面就無能為力 ?熱測定面臨的最大問題還在于： 由于煤體的熱傳導能力非常弱，熱量影響的范圍很小 ，有時鉆孔即使打到火源附近 1m ，也覺察不到火源的存在 61/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 氣體分析法 ?煤炭自熱過程中會產(chǎn)生 CO、 CO H H2O、烷烴等氣體成份，故氣體分析法被廣泛地用于煤炭早期自燃火災的預測。 ?由于火災氣體中的主要成分是 CO、 CO2，自從 20世紀初以來，這 兩種氣體 的變化量一直被用作分析火災發(fā)展變化趨勢的主要指標。 ?將這些變化值除以氧氣的消耗量 (— ΔO2)即可排除新鮮空氣的稀釋影響。 ?這些參數(shù)的比值已被廣泛用來分析火災的發(fā)展變化趨勢。 62/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 Ethane 乙烷 Ethylene 乙烯 Propylene 丙烯 (1)煤炭自燃指標氣體和煤溫的關(guān)系 63/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 (2)氧氣的減少量 (ΔO2) ?判斷火災的重要參數(shù)是氧氣的減少量，即 ΔO2 。 ΔO2的測算基于 兩個方面 的假設(shè) ?空氣中的氧氣含量為 ％， 惰性氣體含量 ％（ ％的 CO2氣體不包括在內(nèi)），包含除氮氣以外的其它惰性氣體視為氮氣。 ?火區(qū)中的氮氣沒有被 消耗 ，也沒有被 增加 （除從空氣中增加的氮氣外）。如果氧氣沒有被消耗，那么 的比值應該為，該比值不受其它新加入氣體的影響。 ?對于在任何情況下 O2和 N2的量，可以算出原始 O2的量為： N2。 ?因此，消耗的氧氣量，或者說氧氣的差值即可以得到： 22/NO222 ONO ???64/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 (3)一氧化碳的增加量 (+ΔCO)與一氧化碳指數(shù) ?CO生成溫度低，生成量大，其生成量隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律增加，是預報煤炭自燃火災較靈敏的指標之一。 ?英國學者格雷哈姆 （ Ivon Graham）最先提出 CO/ΔO2指標，即格雷哈姆比值（ Graham’s Ratio ），或 CO指數(shù) （ ICO） 。 ?Graham比值判別煤炭初始自熱現(xiàn)象，比其它標志性氣體早數(shù)周時間。 ?該比值最明顯的優(yōu)點是 不因供風量而變化 ，因為供風量對該比值的分子和分母的影響都是一樣的。 65/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 (4)一氧化碳的增加量 (+ΔCO)與一氧化碳指數(shù) ?Graham比值也有不足。 ?首先， 該比值的在氧氣消耗量很小的情況下精度很低。這個缺點也存在于其它含有氧氣消耗量的判別指數(shù)中。 ?第二， 該比值還受到那些不是因火災而產(chǎn)生的 CO的影響，包括從其它采空區(qū)運移過來的 CO，或者進入火區(qū)的空氣本身就含有一定量的 CO。 ?一般情況 Graham比值小于 ％。 如果 Graham比值持續(xù)上升并且超過 ％的話，就表明該礦井中有自熱現(xiàn)象發(fā)生。 66/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 (5)二氧化碳的增加量 (+ΔC02)與二氧化碳指數(shù) ?在火災中，會產(chǎn)生大量的 CO2， CO2/ΔO2的值比 CO/ΔO2 要大。當火災由陰燃轉(zhuǎn)為明火燃燒時，原來產(chǎn)生的 CO燃燒成為 CO2。 ?因此，如果同時發(fā)生 CO2/ΔO2升高和 CO/ΔO2降低的現(xiàn)象時，就表明火災還在進一步的發(fā)展。因為這兩個比值的分母相同，所以CO和 CO2在直線圖上的具有相同的發(fā)展趨勢。 ? CO2指數(shù)與 CO指數(shù)具有相同的缺點。 ?另外， CO2會溶于水中，還受到固體對其吸附的影響，還會與火區(qū)中的氣體及其它物質(zhì)發(fā)生化學反應等。 67/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 (6)碳氧化物比值（ CO/CO2） ?碳氧化物比值被用來指示火災的發(fā)展狀況，在火災初期階段碳氧化物比值上升，在充分燃燒階段，該值保持為一個常數(shù)。 ?但是，當火災形成富燃料燃燒時， CO/CO2值將會快速上升，并且該值也是指示富燃料燃燒較好的指標。 ?該指標還 不受進風流、瓦斯和注氮的影響， 因此廣受歡迎（Mitchell， 1990）。 ?很明顯，該指標會受到不是由于火災而產(chǎn)生的 CO和 CO2的影響。 68/147 十一、煤炭自燃早期識別與預報 連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng) 69/147 一、開拓開采技術(shù)措施 ?合理進行巷道布置 ?堅持正規(guī)地開采和合理的開采順序 ?減少煤體破碎 第四節(jié) 自燃火災的預防 70/147 二、防止漏風 ?沿空巷道掛簾布 ?利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū) ?利用水砂充填帶隔離采空區(qū) ?利用可塑性膠泥堵塞漏風 ?采取“均壓”措施，減少漏風 ?避免過度抽放 71/147 三、均壓防滅火 ?均壓防滅火 是采用風窗、風機、連通管、調(diào)壓氣室等調(diào)壓手段，改變通風系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風通道兩端的壓差，減少漏風，從而達到抑制和熄滅火區(qū)的目的。 ?均壓技術(shù)是在 20世紀 50年代由波蘭漢 〃 貝斯特朗（ H. Bystron）教授首先提出。 ?均壓（“以風治火”），簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現(xiàn)場歡迎。 ?根據(jù)煤礦井下煤炭自燃發(fā)火區(qū)域是否封閉，均壓技術(shù)可分為兩種類型： ?開區(qū)均壓 ?閉區(qū)均壓 72/147 三、均壓防滅火 開區(qū)均壓 ?開區(qū)均壓 通常是指在生產(chǎn)工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風風量的條件下，通過通風調(diào)節(jié)實施，盡量減少向采空區(qū)漏風，抑制煤的自燃，防止 CO等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產(chǎn)的進行。 ?漏風通道和工作面周圍的通道可以形成多種風流流動方式 (如 并聯(lián) 、 角聯(lián) 和 復雜聯(lián) 等 )，開區(qū)均壓也有幾種不同類型。 73/147 三、均壓防滅火 （ 1）調(diào)節(jié)風窗均壓 ?適用于工作面采空區(qū)內(nèi)形成的 并聯(lián) 漏風方式。 ?通常在工作面的回風巷內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)風窗，使工作面內(nèi)的風流壓力提高，以降低工作面與采空區(qū)的壓差，從而減少采空區(qū)中氣體涌出。 ?適用于采空區(qū)內(nèi)已有自燃跡象，并抑制采空區(qū)中的火災氣體（一氧化碳等）涌到工作面，威脅工作面的安全生產(chǎn)。 ?安設(shè)調(diào)節(jié)風窗后，通風巷道的壓力如圖 8所示。 圖 8 74/147 調(diào)節(jié)風門A1 2 3 A 4 （ 1）調(diào)節(jié)風窗均壓 圖 9 75/147 （ 2）局部通風機均壓 ?有時為提高風路的壓力，需在風路上安設(shè)帶風門的風機（即輔助通風機），利用風機產(chǎn)生的增風作用，改變風路上的壓力分布，達到均壓的目的。 ?下圖為 局部通風機 調(diào)壓原理 圖 10 76/147 （ 3） 調(diào)節(jié)風窗 與局部通風機聯(lián)合均壓 ?工作面采空區(qū)內(nèi)部的漏風通道有時是比較復雜的，當相鄰為采空區(qū)是，還有外部漏風，這些最后都要經(jīng)過經(jīng)回采工作面上隅角排出。采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現(xiàn)出來的。 ?調(diào)節(jié)風門 與 扇風機聯(lián)合 均壓常常采用工作面進風巷安設(shè)扇風機而回風巷安設(shè)調(diào)節(jié)風門的聯(lián)合均壓措施。 外部漏風采空區(qū)局扇綜放面圖 11 77/147 閉區(qū)均壓 閉區(qū)均壓 就是對已經(jīng)封閉的區(qū)域進行均壓，它一方面可以防止封閉區(qū)中的煤炭自燃，又可加速封閉火區(qū)的熄滅速度。 常用的閉區(qū)均壓主要技術(shù)措施有： ?并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓 ?調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓 ?連通管均壓 78/147 (1)并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓 圖 12 79/147 （ 2）調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)風門聯(lián)合均壓 圖 13 80/147 （ 3）連通管均壓 圖 14 81/147 四、預防性灌漿 圖 15 82/147 四、預防性灌漿 ?預防性灌漿按與回采的關(guān)系分三種： ?采前預灌 、 隨采隨灌 和 采后封閉灌漿 。 ?采前預灌 是在工作面尚未回采前對其上部的采空區(qū)進行灌漿。這種灌漿方法適用于開采老窯多的易自燃、特厚煤層。 ?隨采隨灌 則是隨著采煤工作面推進的同時向有發(fā)火危險的采空區(qū)灌漿，這是預防性灌漿采用的主要方法。 ?隨采隨灌分為 鉆孔灌漿 、 埋管灌漿 和 灑漿 三種方式。 ?采后注漿 是采空區(qū)封閉后，利用鉆孔向工作面后部采空區(qū)內(nèi)注漿。 83/147 四、預防性灌漿 鉆孔灌漿 ?從底板或鉆窩打鉆注漿 圖 16 84/147 四、預防性灌漿 埋管注漿 圖 17 85/147 四、預防性灌漿 工作面灑漿或插管灌漿 ?從 回風巷 灌漿管上接出一段漿管，沿傾斜方向向采空區(qū)均勻地灑一層泥漿。 灑漿量 要充分，使采空區(qū)新冒落的矸石能均勻地為泥漿包圍。 ?灑漿 通常作為埋管灌漿的一種補充措