【正文】 3 上純煤厚 0～，平均 。表 可采煤層一覽表（精查地質(zhì)報(bào)告） [20]3 上 煤層位于山西組中部，局部有分岔現(xiàn)象，下距 3 下 煤層～，平均 。由于 117 煤層埋藏較深且厚度較小，目前沒(méi)有開(kāi)采利用價(jià)值，僅作為本礦井的后備儲(chǔ)量加以利用。根據(jù)滕南礦區(qū)資料，各礦井自建井開(kāi)采以來(lái)，均為低沼氣礦井，但臨近礦井七五生建煤礦許樓井 2022 年由于煤倉(cāng)一放煤口長(zhǎng)期不用，煤層自燃引發(fā)局部瓦斯爆炸。但由于井田內(nèi)煤層埋藏深，構(gòu)造發(fā)育不一致，有可能造成瓦斯局部富集，采樣點(diǎn)之間瓦斯含量差別較大也說(shuō)明了這一情況，因此礦井生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)作好通風(fēng)工作，以防瓦斯聚集，發(fā)生瓦斯爆炸。為降低井下溫度，井下機(jī)電設(shè)備硐室盡可能獨(dú)立回風(fēng)，如井底主變電所和主泵房設(shè)獨(dú)立回風(fēng)巷，使機(jī)電設(shè)備的發(fā)熱量直接進(jìn)入回風(fēng)巷。另根據(jù)礦井開(kāi)拓部署，確定礦井通風(fēng)方式采用中央并列抽出式，副井進(jìn)風(fēng)，主井(箕斗井)回風(fēng)。3 上 、3 下 煤層工作面工作面順槽均通過(guò)中部車場(chǎng)與集中軌道下山與聯(lián)系，3 上 、3 下 煤層膠帶輸送機(jī)順槽與采區(qū)膠帶輸送機(jī)下山通過(guò)溜煤眼搭接，3 上 、3 下 煤層共用溜煤眼，溜煤眼高度 13～25 米。初期開(kāi)采 3 上 煤層作為解放層，實(shí)行 3 上 煤層、3 下 煤層下行交替開(kāi)采，以 3 下 煤層為主，3 上 煤層為輔，有關(guān)情況如下：(1)首采區(qū)范圍首采區(qū)北翼邊界由 F14 斷層南移至 DF17 附近，采區(qū)北翼工作面走向長(zhǎng)度縮短了 1000 米，其余不變。采區(qū)開(kāi)采順序本著先近后遠(yuǎn)，先淺后深，先易后難的原則。交通極為便利，見(jiàn)圖 。井田東西寬 ，南北長(zhǎng) ，面積 64km2。08 ′30″～117176。3)由于面積大，火源點(diǎn)往往不止一個(gè)，而是多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)或先后產(chǎn)生煤炭自然發(fā)火現(xiàn)象。同時(shí)由于3 下 105 工作面采用綜采放頂煤開(kāi)采技術(shù)，工作面采空區(qū)遺煤多、漏風(fēng)嚴(yán)重，更加劇了自然發(fā)火的危險(xiǎn)性。此外，在均壓防滅火技術(shù)中，由于礦井實(shí)際條件的復(fù)雜多變性，致使在使用該技術(shù)時(shí)，常常因系統(tǒng)壓能的測(cè)定速度慢和精度低而大大影響該技術(shù)的使用效果。為觀測(cè)調(diào)壓效果，在調(diào)節(jié)風(fēng)門上安設(shè)壓差計(jì)，同時(shí)在回風(fēng)順槽安設(shè)風(fēng)壓傳感器，由安全監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)壓區(qū)的壓力變化情況。輔助風(fēng)機(jī)設(shè)在工作面進(jìn)風(fēng)順槽入風(fēng)口聯(lián)絡(luò)巷附近(車場(chǎng)石門)，在通風(fēng)機(jī)進(jìn)、出風(fēng)口處各設(shè)置一道板墻，墻中間設(shè)風(fēng)門。采用均壓防滅火措施時(shí)，必須經(jīng)常觀測(cè)風(fēng)壓差、風(fēng)量、空氣成分的變化情況以及發(fā)火預(yù)兆，根據(jù)實(shí)際情況，不斷調(diào)整壓差，有針對(duì)性地采取相應(yīng)的措施。另外，通過(guò)對(duì)氯化物吸水鹽類阻化劑阻化煤樣氧化過(guò)程分析也可以證實(shí)，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(duì)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(jié)果，醚氧鍵數(shù)量比原煤樣增多，說(shuō)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(luò)合作用的結(jié)果。從煤氧化自燃的基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程來(lái)看，可以說(shuō)是多種因素綜合作用的結(jié)果。阻化液進(jìn)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。目前，使用阻化劑藥劑主要為 CaC ,MgC , ZnC (鹵液或鹵片)，2l2l2l以及水玻璃和生石灰等。阻化劑防火效果較好，但當(dāng)煤中水分蒸發(fā)，減小到一定程度時(shí)，阻化作用就會(huì)停止，轉(zhuǎn)而變?yōu)榇呋饔?，促進(jìn)煤的氧化與自燃。但它也存在一些問(wèn)題，如“凝膠”強(qiáng)度不高，充填高度過(guò)大時(shí)在自重的作用下脫水量增大，促凝劑氨味大，污染作業(yè)環(huán)境。智能化膠體防滅火系統(tǒng)是目前最合理先進(jìn)的注膠系統(tǒng)。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)。但黃泥灌漿需要大量的黃土，這需要?dú)У舸笃r(nóng)田，近年發(fā)展起來(lái)的有粉煤灰、頁(yè)巖泥漿、選煤尾礦泥、阻化泥漿等，除惰化外還兼有降溫，但對(duì)煤礦本身則微有污染。 灌漿防滅火該技術(shù)在我國(guó)有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井中用得較為普遍，也取得了良好的效果，成為防治井下內(nèi)因火災(zāi)的主要措施之一。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?dú)獾闹舷⑿院退奈鼰峤禍匦赃M(jìn)行防滅火，大大提高了防滅火效率。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龋?)具有降溫作用，可吸收煤炭氧化自燃生成的熱量。氮?dú)饧瓤梢匝杆儆行У膿錅缑骰?，又可以有效的預(yù)防采空區(qū)遺煤的自燃，使用注氮滅火有如下優(yōu)點(diǎn):恢復(fù)工作量小、不損壞設(shè)備等。它微溶于水，不助燃，地面大氣中氮?dú)饧s占整個(gè)大氣體積含量的 79%。但氮?dú)鉄崛菪?，降溫效果差，一旦重新供氧，火區(qū)極易復(fù)燃。（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(lái)的主要以注入氮?dú)夂投趸紴橹?，也可注入其它惰性氣體來(lái)降低火區(qū)的氧濃度，達(dá)到防滅火的目的。但是，如果此通道太暢通，必然造成氮?dú)庠趨^(qū)內(nèi)擴(kuò)散速度加快，不利于采空區(qū)惰化。礦井全部準(zhǔn)備和回采巷道均布置在煤層中，如巷道產(chǎn)生裂隙，首先采取錨噴支護(hù)或二次噴射混凝土進(jìn)行封閉，如出現(xiàn)冒頂，則視冒高情況，采取掛網(wǎng)分層噴射混凝土措施，每層噴厚 50～100mm，直至噴平；若冒高大，可采取架設(shè)鋼支架和鋪設(shè)模板進(jìn)行砌譴并留注漿孔，然后進(jìn)行注漿封頂，以防止漏風(fēng)，導(dǎo)致煤層氧化自燃。 通風(fēng)方面的措施(1)合理的調(diào)配工作面風(fēng)量，減少采空區(qū)漏風(fēng)，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(fēng)影響，而采空區(qū)漏風(fēng)量在特定工作面則主要取決于工作面供風(fēng)量。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。（3）減少煤體破碎采掘工作面要破壞巖層的原始應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生應(yīng)力集中，即礦山壓力。（2）堅(jiān)持正規(guī)開(kāi)采和合理的開(kāi)采順序開(kāi)采工作要設(shè)法加快工作面推進(jìn)速度，提高采煤機(jī)械化程度，采用一切可能的措施提高采出率，避免在采空區(qū)中留下任何不必要的煤柱。采用無(wú)煤柱護(hù)巷時(shí)，取消了煤柱，也就取消了由此帶來(lái)的煤炭自燃隱患。外錯(cuò)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。布置在煤層中采用寬煤柱護(hù)巷。在礦井生產(chǎn)過(guò)程中更應(yīng)采取有效地開(kāi)采技術(shù)措施，防止發(fā)生煤炭自然災(zāi)害以保證礦井生產(chǎn)安全正常的進(jìn)行 [1]。 煤炭自然發(fā)火防治技術(shù)由于煤自燃是煤氧復(fù)合的結(jié)果，影響煤自燃的主要條件是煤的表面活性結(jié)構(gòu)濃度、氧濃度和溫度。探測(cè)器按工作原理可分為電離室型、閃爍室型、半導(dǎo)體探測(cè)器型等。示蹤物質(zhì)的選擇對(duì)測(cè)定煤體熱狀態(tài)具有重大的影響。近年來(lái)普遍推廣的是測(cè)試簡(jiǎn)單、操作方便的紅外測(cè)溫儀等。（2)測(cè)溫法測(cè)溫法是指利用溫度傳感器對(duì)被監(jiān)測(cè)地點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)以發(fā)現(xiàn)煤層發(fā)火危險(xiǎn)程度的預(yù)報(bào)方法。國(guó)內(nèi)外相關(guān)的氣體指2HC4標(biāo)如下表 所示：在氣體分析手段方面，我國(guó) 1995 年成功研制了煤礦專用 GC4008 型指標(biāo)氣體國(guó)家名稱 主要指標(biāo)氣體 輔助指標(biāo)氣體中國(guó) CO、 42HCCO/△ 、 /2O6HC42俄羅斯 CO /美國(guó) CO CO/△ 2英國(guó) CO、 42CO/△日本 CO、 HCCO/△ 、 /2O6HC42波蘭、德國(guó)、法國(guó) CO CO/△表 各國(guó)煤自燃指標(biāo)氣體 [15]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) 。50 年代開(kāi)始，我國(guó)煤礦在學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始應(yīng)用檢測(cè) CO 的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)自燃火災(zāi)，其主要檢測(cè)技術(shù)為波羅克曼分析儀。 煤層自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)煤層自然發(fā)火預(yù)報(bào)技術(shù)是指在煤層開(kāi)采后，根據(jù)煤自燃進(jìn)程中的溫度、氣體等變化特征，判識(shí)自燃狀態(tài)，對(duì)自然發(fā)火進(jìn)行識(shí)別并預(yù)警的技術(shù)。以上這些方法都是利用大量的統(tǒng)計(jì)資料，分析煤自燃主要因素的影響程度，粗略預(yù)測(cè)煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程度，對(duì)發(fā)火期以及可能發(fā)火的區(qū)域則無(wú)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以該方法只能定性不能定量。該方法針對(duì)綜放面采空區(qū)，在已測(cè)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(jiǎn)理論對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)約簡(jiǎn)。近年來(lái)，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(luò)的方法預(yù)測(cè)煤層自燃危險(xiǎn)程度 [12]，雖然他們采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各不相同，但均是采用影響開(kāi)采煤層自燃危險(xiǎn)性的三個(gè)主要因素，即煤炭自身的自燃傾向性，開(kāi)采煤層的地質(zhì)賦存條件和開(kāi)拓條件、通風(fēng)技術(shù)條件，作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，再對(duì)預(yù)測(cè)指標(biāo)作進(jìn)一步細(xì)分，來(lái)預(yù)測(cè)煤自燃的危險(xiǎn)程度。由于問(wèn)題的復(fù)雜性，人們?cè)诮o外在因素進(jìn)行評(píng)分時(shí)帶有一定程度的主觀臆斷，而且各個(gè)采煤國(guó)家僅是根據(jù)本國(guó)自身的具體情況制定相應(yīng)的評(píng)判方法。并且煤氧反應(yīng)是十分復(fù)雜的，物理作用可逆，而化學(xué)作用正好相反，是不可逆的。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)。但該方法只能測(cè)試可逆的物理吸附和脫附量，而且因?yàn)榘殡S著化學(xué)吸附和反應(yīng)，難以計(jì)算氧消耗量；另外，煤的吸附性能同時(shí)也因?yàn)槊簬r組份、破碎煤體孔隙結(jié)構(gòu)、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。但由于以上方法存在著缺點(diǎn)和各種客觀原因，我國(guó)一直用著火點(diǎn)溫度降低值法(即固態(tài)氧化劑法)來(lái)劃分煤自燃傾向性。 煤炭自然發(fā)火早期識(shí)別與預(yù)防 煤炭自燃危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)研究(1)自燃傾向性實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)法 [6]煤自燃傾向性是指煤層開(kāi)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。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。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，有 80%的自燃火災(zāi)發(fā)生在厚煤層中。對(duì)應(yīng)于實(shí)際中主要是通過(guò)漏風(fēng)和擴(kuò)散供氧，因此，對(duì)于開(kāi)采自燃煤層的礦井，要求低風(fēng)壓通風(fēng)(采空區(qū)風(fēng)壓不宜于超過(guò) 200Pa，礦井風(fēng)壓不得超過(guò) 3000Pa)，待超過(guò)時(shí)及時(shí)封閉。通風(fēng)對(duì)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(fēng)。2)采煤方法。許多開(kāi)采同一煤田、相同煤層的不同礦井，甚至同一礦井不同的開(kāi)采時(shí)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。 影響煤炭自燃的外在因素煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性。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(guò)程中的變化，指出含 Ca 礦物對(duì)煤的低溫氧化起催化作用，還有的學(xué)者認(rèn)為菱鐵礦等含二價(jià)鐵離子的礦物對(duì)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(guò)氧化物的產(chǎn)生。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。從這方面看，水分又有利于煤炭自燃的發(fā)生。但是，煤中的水分又能充填于煤體微小的孔隙中，把氮?dú)?、二氧化碳、甲烷等氣體排除，當(dāng)干燥以后對(duì)煤的吸附起活化作用。有的研究表明，當(dāng)煤層中的剩余瓦斯含量大于 5 時(shí)，自燃難以發(fā)生；瓦斯涌出速度高時(shí)，很難發(fā)tm3生煤的氧化，但是瓦斯涌出速度小于 ～ 時(shí)，瓦斯涌出對(duì)煤hgml?的氧化過(guò)程沒(méi)有影響。煤中瓦斯存在和放散影響吸氧和氧化過(guò)程進(jìn)行，它類似用惰性氣體稀釋空氣對(duì)氧化發(fā)生的影響。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。Schmidt [3]認(rèn)為氧化速率與內(nèi)煤粒外表面積的立方根成正比；Carpenter 和 Sergeant (1996)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)煤粒徑低于某個(gè)臨界粒徑(一般為 138～387um )時(shí)，氧化速率基本與粒徑無(wú)關(guān)：Karsner(1981)的研究表明當(dāng)粒徑在 時(shí)氧化速率與粒徑無(wú)關(guān)；Bouwman(1996)指出大孔在煤的氧化行為中占支配地位，空氣的滲透為擴(kuò)散控制；Kaji（1985)通過(guò)對(duì)不同變質(zhì)程度的煤在30～250℃的氧化行為進(jìn)行研究后，指出當(dāng)煤粒度lmm 時(shí)氧化速率與粒徑無(wú)關(guān)，并認(rèn)為孔徑100 埃的孔在煤氧化中起主要作用；A. Kucuk[4]（2022)等通過(guò)對(duì)土耳其褐煤實(shí)驗(yàn)研究，得出混合粒度煤樣的氧化速率大于單一粒度煤樣的氧化速率。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。完整的煤體一般不會(huì)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。彭本信，Ogunsola(1991)及戴中蜀(1999)等學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)隨著煤化程度提高，煤的氧化放熱量是按照褐煤長(zhǎng)焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無(wú)煙煤的趨勢(shì)呈有規(guī)律的變化。 影響煤炭自燃的內(nèi)在因素影響煤炭自燃的主要內(nèi)在因素是煤的自燃性能，煤的自燃性能主要受下列因素影響 [2]：（1)煤的變質(zhì)程度。煤炭自然發(fā)火與外因火災(zāi)相比，具有發(fā)生、發(fā)展緩慢并有規(guī)律的演變過(guò)程，可在他的初期發(fā)現(xiàn)。對(duì)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。國(guó)外（如德國(guó)、英國(guó)）已將其列為撲救井下火災(zāi)的一種標(biāo)準(zhǔn)方法，德國(guó)在 80 年代研制了移動(dòng)式制氮裝置，這些裝置可快速運(yùn)到任何地點(diǎn)的礦井使用。常用密閉來(lái)隔絕滅火。其中又包括開(kāi)區(qū)均壓和閉區(qū)均壓；（4）預(yù)防性灌漿；（5）阻化劑；（6）惰性氣體；（7）凝膠；（8）三相泡沫。利用等熱穩(wěn)定性較好的示蹤氣體測(cè)定采空區(qū)漏風(fēng)量的技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用。（2)測(cè)溫法。在礦山火災(zāi)的分類辨識(shí)方面，我國(guó)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)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究