【正文】 首采區(qū)可采范圍內(nèi) 3 上煤層厚 ～，平均厚度為 。屬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、賦存區(qū)內(nèi)煤層 夾石穩(wěn) 定 程 度 （%） 間 距（m）可采系數(shù)煤層名稱 最小～最大平均（點(diǎn)數(shù)） 可采范圍平均厚度（點(diǎn)數(shù)） 點(diǎn) 面積變異系數(shù)（%）穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)最小～最大平均（點(diǎn)數(shù)）層數(shù)（點(diǎn)）兩極厚度及巖性（m）3 上 ～（8） (6) 75 38 42不穩(wěn)定簡(jiǎn)單0～1(1)～炭質(zhì)泥巖3 下 ～（11) （11） 100 86 33較穩(wěn)定較簡(jiǎn)單～（8） 0～2（4）～炭質(zhì)泥巖泥 巖局部可采的不穩(wěn)定煤層。頂板一般為泥巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖，局部含炭質(zhì)泥巖偽頂。其中 3 上 煤層為局部可采煤層，3 下 煤層在賦存區(qū)內(nèi)全區(qū)可采。下二疊統(tǒng)山西組含煤 2 層，即 3 上 、3 下 煤層。上石炭統(tǒng)太原組含煤 2 層，即 117 煤層。煤層 瓦斯成分（%） 瓦斯含量（%）CH4 CO2 重?zé)N N2 CH4 CO2 重?zé)N3 上 ～1/(2)(1)～79.71/（2）～7/（2）（1）3 下～15.33(9)～1/(9)～99.81(9)～(9)～9(9)～(3)（3） 礦井地質(zhì)情況1)地層及煤層根據(jù)井田內(nèi)鉆孔和主副井筒揭露的地質(zhì)資料，井田內(nèi)地層主要有第四系(Q)、上侏羅統(tǒng)蒙陰組(J3)、上下二疊統(tǒng)石盒子組(P21+P12 )、下二疊統(tǒng)山西組(P11) 、上石炭統(tǒng)太原組 (C3)和中石炭統(tǒng)本溪組 (C2)。本井田煤層埋藏深的條件下，煤與瓦斯突出的可能性更大。滕東井田屬隱蔽式煤田，在滕縣煤田中煤層埋藏較深的井田。表 煤層瓦斯成分、含量試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表 [20]由表 可見，井田內(nèi)最高瓦斯含量 ，重?zé)N含量甚微，瓦斯成份以二氧化碳為主，沼氣和重?zé)N含量較少，因此，根據(jù)以上資料可以確定本礦井為低瓦斯礦井。（2） 礦井瓦斯?fàn)顩r1)鄰近礦井的瓦斯?fàn)顩r滕東生建煤礦西以人為邊界與田陳煤礦和金莊煤礦相鄰，這兩個(gè)礦井及整個(gè)滕南礦區(qū)，均為低瓦斯礦井。礦井主要機(jī)電設(shè)備硐室均處于新鮮風(fēng)流中。2)通風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流由副井進(jìn)入865m 水平井底車場(chǎng)后，經(jīng)865m 水平北翼軌道運(yùn)輸大巷、一采區(qū)軌道下山、工作面中部車場(chǎng)、軌道順槽，進(jìn)入工作面。 礦井通風(fēng)、瓦斯及地質(zhì)情況（1）通風(fēng)情況1)通風(fēng)方式滕東煤礦為低瓦斯中型礦井，先期首采區(qū)距離礦井工業(yè)場(chǎng)地比較近，根據(jù)國內(nèi)中型礦井利用箕斗井兼作回風(fēng)井成功經(jīng)驗(yàn)，確定本礦井采用箕斗井回風(fēng)。(3)采煤方法及回采工藝3 上 采煤工作面采用走向長(zhǎng)壁薄煤層綜合機(jī)械化采煤法。首采面由 3 下 101 工作面(一采區(qū)北部西側(cè)第一個(gè)面)調(diào)整為 3 上107 工作面(一采區(qū)北部西側(cè)第四個(gè)面)，其接續(xù)面為 3 下 107 工作面。(2)首采區(qū)巷道布置首采區(qū)仍采用走向長(zhǎng)壁布置，設(shè)一組(三條)集中下山，采區(qū)內(nèi) 3 上 、3 下 煤層工作面聯(lián)合布置，采區(qū)內(nèi)區(qū)段數(shù)量不變。2)首采區(qū)布置、采煤方法根據(jù) 3 下 煤層及頂?shù)装鍥_擊傾向性鑒定結(jié)果和礦井建設(shè)過程中的實(shí)際揭露情況，考慮沖擊地壓等災(zāi)害預(yù)防及 3 上 煤層資源回收，對(duì)首采區(qū)工作面接續(xù)、首采工作面布置及采煤工藝進(jìn)行了調(diào)整。采區(qū)接替順序?yàn)椋阂徊蓞^(qū)→三采區(qū)→二采區(qū)→四采區(qū)。根據(jù)井口位置、3 下 煤層賦存條件、104 國道煤柱以及井田范圍，沿 104 國道煤柱布置865m 水平軌道大巷、865m 水平皮帶大巷、865m 水平回風(fēng)大巷。圖 交通位置圖 [20] 礦井開采情況礦 井 采用立井單水平上(下)山開拓，設(shè)主井、副井兩個(gè)井筒，主井深921m，副井深 949m，井底車場(chǎng)標(biāo)高865m?？h、鄉(xiāng)公路四通八達(dá)。礦 井 可 采 儲(chǔ) 量 3749 萬噸，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 45 萬噸/年，服務(wù)年限 59 年。 01′15″井田范圍，西起金莊井田及田陳煤礦的東邊界，東至嶧山斷層；南起官柴礦用鐵路，北至緯線 3877000。 14′15″北緯： 34176。 滕東煤礦概況 地理位置與交通滕東生建煤礦井田位于山東省滕州市西南部，京滬鐵路兩側(cè)，北距滕州城區(qū) 5km，行政區(qū)劃隸屬南沙河、鮑溝、官橋三個(gè)鎮(zhèn)管轄，地理座標(biāo)為：東經(jīng)：117176。 4)由于資料不足和地下情況復(fù)雜，難以準(zhǔn)確把握半孤島采空區(qū)內(nèi)部風(fēng)流和冒落情況，因此很難對(duì)火源的發(fā)展趨勢(shì)做出準(zhǔn)確的判斷。 2)形成漏風(fēng)的條件優(yōu)越，漏風(fēng)量較大，漏風(fēng)通道多而且分布廣泛，難以采取堵漏措施。半孤島工作面的一側(cè)與其他工作面的采空區(qū)相鄰，一方面在掘進(jìn)過程中可能會(huì)溝通舊巷，而且由于臨近工作面回采時(shí)停采線附近停止了放頂煤，會(huì)產(chǎn)生大量的遺煤，且受采動(dòng)影響，礦山壓力發(fā)生變化，煤柱受壓力影響，易出現(xiàn)裂縫，頂板易發(fā)生破碎、冒落等，有利于漏風(fēng)通道和漏風(fēng)量的增加，為煤炭自燃提供相應(yīng)的條件，不利于工作面的正常掘進(jìn)，形成自燃隱患；另一方面，在回采過程中由于巷道及工作面在原掘進(jìn)時(shí)期的基礎(chǔ)上有了新的變化，礦壓分布、巷道受力、煤體破碎、工作面通風(fēng)等都發(fā)生了變化，工作面的開切眼及停采線、兩順槽及相鄰支架間采空區(qū)浮煤和鄰近采空區(qū)都形成了火災(zāi)隱患，應(yīng)該加以注意，并采取合適的措施。3 滕東煤礦半孤島工作面自然發(fā)火防治技術(shù) 半孤島工作面自然發(fā)火特點(diǎn)3 下 105 工作面是半孤島工作面，其軌道順槽與 3 下 107 采空區(qū)相鄰，漏風(fēng)問題比較嚴(yán)重，由于 3 下 煤層為一類易自然發(fā)火煤層，最短自然發(fā)火期為 73 天，3 下 105 工作面在回采期間極易發(fā)生煤炭自燃事故。 本章小結(jié)本章主要介紹的是煤炭自然發(fā)火的基本理論，包括煤炭自然發(fā)火影響因素、早期識(shí)別與預(yù)防及其防治技術(shù)。發(fā)生內(nèi)因火災(zāi)時(shí)，煤的熱容量己經(jīng)很大，煤溫也較高，維持自燃的最小氧濃度也降低到了很低，開區(qū)均壓只能減少漏風(fēng)，不能完全杜絕漏風(fēng)，且滅火時(shí)間較長(zhǎng)。根據(jù)壓力變化情況，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到減小采空區(qū)漏風(fēng)的目的。如果增壓值不夠，要更換風(fēng)量較大的輔助風(fēng)機(jī)，或者并聯(lián)一臺(tái)輔助風(fēng)機(jī)；如果增壓值過大，可在設(shè)置輔助風(fēng)機(jī)的風(fēng)門上開調(diào)節(jié)窗，使之減小。設(shè)置的板墻要盡量嚴(yán)密，以避免因產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)流而引起風(fēng)壓損失。當(dāng)?shù)V井主扇能力較大且實(shí)際條件允許時(shí)，則優(yōu)先采用直接在回風(fēng)順槽建立調(diào)節(jié)風(fēng)窗，進(jìn)行工作面增阻升壓調(diào)節(jié)；當(dāng)?shù)V井主扇能力較小，則采用風(fēng)窗一輔助局扇聯(lián)合調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行工作面升壓調(diào)節(jié)，輔助風(fēng)機(jī)所增加的風(fēng)壓完全用來克服風(fēng)窗所增加的通風(fēng)阻力。同時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施的日常檢查與維修工作，保證通風(fēng)設(shè)施完好和正常運(yùn)行。因此，抑制了漏風(fēng)供氧，所以能夠較快地使火災(zāi)自行窒息，達(dá)到消除自燃的目的。所以，吸水鹽類對(duì)煤樣的阻化作用，主要是由于阻化劑與煤分子發(fā)生取代作用和絡(luò)合作用形成穩(wěn)定的鏈環(huán)，提高了煤與氧化合的活化能，增強(qiáng)了煤分子的穩(wěn)定性，抑制了煤分子的氧化斷裂，因此吸水鹽類具有較高的阻化性能和較好。而阻化劑阻止煤炭氧化基鏈反應(yīng)的最主要作用，還是它的負(fù)催化作用，即吸水鹽類阻化劑作為一種化學(xué)成份，加入到煤的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程中，生成穩(wěn)定的鏈環(huán)，抑制或減緩煤表面活性自由基團(tuán)與氧氣的反應(yīng)速率。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。 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。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)庵舷⒆饔谩?l 2l阻化劑抑制煤層自燃的機(jī)理及特點(diǎn)如下：當(dāng)向煤層注入阻化液后，阻化液分子和煤體表面的活性物質(zhì)分子之間將相互吸引，破壞了表面自由力場(chǎng)，促使氧原子恢復(fù)到分子狀態(tài)，同時(shí)減少了反應(yīng)物分子之間的有效碰撞機(jī)會(huì)，使氧化反應(yīng)速度放慢或受到抑制，起到了一種負(fù)催化作用。從使用的效果看，CaC ,MgC ，效果最好，其次是 NaCl，水玻璃及其它藥劑。阻化劑能粘附于煤的表面，阻止煤的氧化，降低煤的氧化能力，起到防火作用。關(guān)于阻化劑防止煤自燃的原理，一般認(rèn)為是一種吸水性很強(qiáng)的鹽類((CaC ， MgC )，在壓注和噴灑的過程中，它能浸入煤的層理、節(jié)理2l2l和微小的裂縫中去，在煤的表面形成氯化物的液膜，阻止煤和氧的接觸，減少煤的氧化，延長(zhǎng)煤的發(fā)火期，起到防滅火的作用。常用阻化劑是一些吸水性很強(qiáng)的鹽類，當(dāng)它們的水溶液附著在易被氧化的煤表面時(shí)，在煤表面形成一層含水液膜，阻止了煤和氧的接觸，起到了隔氧阻化作用；同時(shí)，這些藥劑吸水能使煤體長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，由于水的吸熱降溫作用，使煤體在低溫氧化時(shí)溫度不能升高，從而抑制了煤的自熱和自燃。當(dāng)火區(qū)范圍較大時(shí)，滅火成本相對(duì)較高。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(shì)。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(cè)和控制。復(fù)合膠體3mkg可針對(duì)性的用于預(yù)防自燃危險(xiǎn)區(qū)，快速撲滅火災(zāi)。在凝膠中加入黃土或粉煤灰，膠體強(qiáng)度增加，高濃度的膠體泥漿可充填高冒空頂區(qū)。復(fù)合膠體、凝膠等系列防滅火材料，具有良好的防滅火效果。我國堵漏技術(shù)和材料在近年來發(fā)展很快，相繼研究和開發(fā)出適于高冒堵漏的抗壓水泥泡沫和凝膠堵漏技術(shù)和材料，適于巷幫堵漏的水泥漿、高水速凝材料和凝膠堵漏技術(shù)與材料，以及適于采空區(qū)堵漏的均壓、惰泡、凝膠和尾礦泥堵漏等；另外及時(shí)充填采空區(qū)地表塌陷裂隙也是防滅火行之有效的措施之一。因此，對(duì)防滅火灌漿材料有以下主要要求：1)不應(yīng)含有能助燃和可燃的物質(zhì)；2)能夠成漿，利于管路的水力輸送，不易堵管；3)具有必要的穩(wěn)定性和脫水性；4)具有足夠的密封性能。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。三相泡沫中含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(zhǎng)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(duì)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。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。防治煤炭自燃的三相泡沫由固態(tài)不燃物（粉煤灰、黃泥等）、惰性氣體（氮?dú)猓┖退喾罍缁鸾橘|(zhì)組成。但氣氮與液氮相比，其冷卻效應(yīng)較差；4)根據(jù)氣體擴(kuò)一散原理，氮分子穿越或滲入采空區(qū)冒落區(qū)或裂隙帶，其有效擴(kuò)散半徑較大，惰化覆蓋范圍較廣；5)注氮防火，可以實(shí)現(xiàn)“邊采、邊注、邊防火”，注氮滅火，撲滅火災(zāi)迅速，搶險(xiǎn)救災(zāi)工作較安全可靠；6)與注漿(砂)或注水相比，注氮不污染防治區(qū)，無腐蝕或不損壞綜采、設(shè)備；火區(qū)啟封，恢復(fù)工作安全、迅速、經(jīng)濟(jì)。由于注氮后的上述滅火作用，從而達(dá)到防滅火的目的。近幾年來我國的放頂煤開展迅速，此法采空區(qū)丟煤多，產(chǎn)生遺煤大面積的危險(xiǎn)性堆積，極易引起煤炭自燃，且這些易發(fā)火點(diǎn)往往在頂板高冒處或采空區(qū)深部，這時(shí)采用注氮滅火效果最為顯著。液氮與氮?dú)庀啾龋哂畜w積小，運(yùn)輸量小等優(yōu)點(diǎn)，尤其便于井下的貯運(yùn)。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。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 ，與同3mkg體積空氣質(zhì)量比為 ，無腐蝕性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。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。氮?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)是利用制氮設(shè)備制取氮?dú)?，通過管路送入井下，注入采空區(qū)等煤炭可能自燃的區(qū)域，主要用于防治采空區(qū)自然發(fā)火和瓦斯爆炸，加快封閉并熄滅火區(qū)的過程模式。惰氣可充滿整個(gè)空間，既能撲滅大的明火火滅，又能抑制并撲滅隱蔽火源。 惰化技術(shù)防滅火惰化技術(shù)防滅火:惰化技術(shù)就是將惰性氣體或其它惰性物質(zhì)送入擬處理區(qū)，抑制煤層自燃的技術(shù)。為此，在回風(fēng)順槽頂板冒落不嚴(yán)時(shí)，應(yīng)該強(qiáng)制放頂，用研石堵塞采空區(qū)回風(fēng)側(cè)。工作面回風(fēng)巷是氮?dú)獗仨毩鹘?jīng)的通道，氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)后在區(qū)內(nèi)擴(kuò)散，惰化氧化帶，然后大部分從回風(fēng)巷流出，這是允許的。（3)掛簾堵漏風(fēng)防滅火工作面采空區(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。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(dòng)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)。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。加快工作面的推進(jìn)速度，可以縮短采空區(qū)浮煤在氧化帶的暴露時(shí)間，從而有效防止煤層自燃。(4)選擇合理的工作面推進(jìn)速度，防止浮煤自燃采空區(qū)按煤層自燃條件分為散熱帶、氧化帶升溫和窒息帶。采用留煤柱護(hù)巷的區(qū)段巷道布置方式時(shí)，這一問題尤為重要，要切實(shí)搞清礦山壓力規(guī)律，選擇合適的區(qū)段煤柱尺寸。礦山壓力作用于煤層上，會(huì)使煤體破碎，使風(fēng)流能夠深入煤壁，從而增加