【正文】 煤體與氧氣的接觸面積，增加煤炭自燃危險性。同時，要按照合理的回采順序進行開采，煤層間、區(qū)段間一般采用下行式，下山采區(qū)則采用上行式；區(qū)段內(nèi)采用后退式，盡量避免形成孤島工作面。特別是要避免將一個走向長壁工作面沿走向在其中部另開切眼，形成兩個工作面同時回采的不規(guī)范做法。但是，沿空側(cè)的巷道容易向相鄰采空(特別是其停采線)漏風(fēng)，所以應(yīng)該采用有效方式封堵漏風(fēng)通道，以防止相鄰采空區(qū)煤炭自燃。近年來，無煤柱護巷方式已獲得廣泛應(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。采用留煤柱護巷時，不但浪費煤炭資源，而且遺留在采空區(qū)中的煤柱也給自然發(fā)火創(chuàng)造了條件。如果各分層巷道重疊布置可減少煤柱，從而消除了采空區(qū)浮煤自燃的基本條件。內(nèi)錯式布置在采空區(qū)上下分層巷道形成的臺階煤柱內(nèi)側(cè)造成貯熱氧化易燃隅角帶。 2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置。開采有自燃傾向性的煤層，特別是自然發(fā)火嚴重的厚煤層，運輸大巷、回風(fēng)大巷、采區(qū)上下山等服務(wù)年限長的巷道一般應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定的巖層中，對于厚煤層分層開采，通常在煤層底板巖石中開掘區(qū)段運輸集中平巷和區(qū)段回風(fēng)集中平巷或采用多組上山布置方式。從預(yù)防煤炭自燃的角度出發(fā)，對易自燃煤層開拓開采方法的總要求是煤炭回采率高，工作面推進速度快，盡量減少丟煤。近些年來，國內(nèi)外的一些礦井及科技部門對煤層內(nèi)因火災(zāi)進行了大量的研究與實踐，研制出了一些井下防滅火的可行技術(shù)，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(shè)計、建設(shè)初期就應(yīng)該注意選擇合理的開拓系統(tǒng)和采煤方法。因此，自燃火災(zāi)防治主要從三個方面著手 [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。但還有許多因素影響測氡技術(shù)探測火源的準(zhǔn)確性，主要有：1）在氡及其子體垂直向上運移過程中，可能產(chǎn)生橫向位移，使異常點整體偏離；2）對測出異常數(shù)據(jù)的分析，還存在著一定偏差。三種類型探測器都是測量氡氣及其子體衰變時放出的 a 射線。測氡方法的種類也很多，常規(guī)的射氣測量為取氣樣方法，使氣樣進入探測器后進入測量。根據(jù)礦井的實際環(huán)境，示蹤劑的選擇應(yīng)遵循以下幾個原則：1）毒性??；2）常溫、常壓下呈氣體或易氣化處理；3）熱解前穩(wěn)定性好；4）正常礦井條件下，示蹤物質(zhì)不氧化、不反應(yīng)、不溶于水；5）分解物易被檢測；6）成本低，易獲得。根據(jù)該項技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗，可以選擇一些在某一溫度條件下易于熱解的氣體，與上述示蹤氣體在同一環(huán)境下釋放，在采樣點采樣檢測其比例變化，或測定相關(guān)分解物，從而間接了解煤層火災(zāi)隱患點的溫度值，達到預(yù)報目的。但據(jù)以往的現(xiàn)場經(jīng)驗單一的測溫法有時不能準(zhǔn)確地預(yù)報煤層的自燃情況。測溫法現(xiàn)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。此方法可以直觀地了解煤層的溫度及其發(fā)火程度，對火災(zāi)預(yù)報有重要的意義。目前國內(nèi)最先進、功能最完善的束管檢測為淄博祥龍儀器的 KSS200 束管系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用最先進的色譜分析，具有獨特的編程功能和自檢功能，能夠監(jiān)測 20KM 以外的氣體，其監(jiān)測路數(shù)可達48 路以上。80 年代開始加強推廣力度研發(fā)火災(zāi)預(yù)測預(yù)報集中監(jiān)測系統(tǒng)，90 年代初成功地開發(fā)了新型 KFJ 型束管檢測系統(tǒng)，其特點是應(yīng)用電子計算機技術(shù)，并目將集中監(jiān)控箱移建井下，擴大集中監(jiān)測范圍。1985 年到 1995 年期間，我國煤礦自燃火災(zāi)預(yù)測預(yù)報技術(shù)和手段取得了飛速的發(fā)展，在氣體指標(biāo)方面開始使用 CO， ， [16][17]三個綜合指標(biāo)。進入 60 年代，開始使用色譜儀對井下煤自燃氣體進行檢測。煤在氧化升溫過程中氣體的釋放因煤種、煤巖性質(zhì)、地質(zhì)條件等內(nèi)外因素的不同有差別。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]。該方法是基于大量統(tǒng)計資料，并在分析火災(zāi)原因的基礎(chǔ)上形成的，具有相當(dāng)程度的可信度，但其難以對不同發(fā)火類型的自燃進行預(yù)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]。（3)經(jīng)驗統(tǒng)計預(yù)測法經(jīng)驗統(tǒng)計預(yù)測法是建立在已發(fā)生自燃火災(zāi)事故統(tǒng)計資料基礎(chǔ)上，分析預(yù)測巷道松散煤體實際開采條件下的自燃危險程度，根據(jù)巷道自燃事故的統(tǒng)計資料分析，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，巷道服務(wù)時間長，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。該方法為基于網(wǎng)絡(luò)的遠程煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)測控制系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。在次基礎(chǔ)上構(gòu)建了一種基于粗糙集的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后利用該方法預(yù)測最小浮煤厚度。侯媛彬提出一種基于粗糙集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤自燃預(yù)測方法 [13]。施式亮等用防火系數(shù)作為預(yù)測指標(biāo)，建立了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時間序列煤自然發(fā)火預(yù)測模型，來判斷自然發(fā)火程度。 b由于煤礦開采的實際條件及其復(fù)雜，難于把影響煤層自燃危險程度的各種因素盡可能地加以兼顧且各種因素存在許多不確定性，難以用經(jīng)典數(shù)學(xué)的方法定量化，因此，為預(yù)測實際開采條件下煤層的自燃危險性，可以根據(jù)影響煤層自燃危險程度的內(nèi)外因素、煤的自燃傾向性、地質(zhì)賦存條件、通風(fēng)條件、開采技術(shù)因素和預(yù)防措施等，進行主觀判斷，分析評分，然后應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論，逐步聚類分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模式，計算聚類中心，對開采煤層自燃危險程度進行綜合評判預(yù)測也可以應(yīng)用改進的 Bp 網(wǎng)絡(luò)模型，采用自適應(yīng)變步長法和改進模擬退火法等措施加快 Bp 網(wǎng)絡(luò)的收斂速度，來準(zhǔn)確有效地預(yù)測開采煤層的自燃危險性 [11]。但該方法是一種較為全面的預(yù)測煤層自然發(fā)火危險程度的方法，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。（2)綜合評判預(yù)測法綜合評判預(yù)測法是采用對煤自然發(fā)火相關(guān)的各種內(nèi)外影響因素進行綜合評分的方法，其指導(dǎo)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(chǔ)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(yīng)條件下的煤自然發(fā)火的總值及其分類。由于靜態(tài)吸氧法無法模擬出煤氧復(fù)合反應(yīng)的動態(tài)變化，而色譜動態(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)?，F(xiàn)場的煤氧反應(yīng)是在環(huán)境溫度、空氣流速和氧濃度在不斷變化的條件下進行的。與在現(xiàn)場條件下，暴露于空氣與低溫下條件下的煤（20℃～30℃以下）與緩慢地發(fā)生反應(yīng)放熱，逐漸的積聚引起煤自然發(fā)火的現(xiàn)象是不一樣的，因此這種方法無法真實的反映在實際條件下煤的自燃傾向性?；瘜W(xué)試劑這種辦法是首先要求對煤進行化學(xué)處理，混以固態(tài)氧化劑，最后人為加熱。因此，該方法還有許多不完善之處。到了九十年代后，因為色譜動態(tài)吸氧法測定系統(tǒng)先進，操作簡單，吸氧的大小可由色譜儀進行計算，提高工作效率，開始推廣使用色譜動態(tài)吸氧法。但這種方法存在著以下缺點：1）由于該方法使用聯(lián)苯胺和汞等化學(xué)試劑，有毒性；2）對部分煤樣無法分類；3）儀器裝置和測量系統(tǒng)的落后。 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(jīng)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。為了準(zhǔn)確的判定煤層的自然發(fā)火的危險程度而采用自燃傾向向性預(yù)測法，進而采取相應(yīng)的防滅火措施，其主要是根據(jù)實驗方法來測定內(nèi)在自燃性，劃分煤層自然發(fā)火的等級。煤層埋藏深度較大，煤體的原始溫度越高，煤中所含水分則較少，因此自燃危險性較大；但開采深度過小時又容易形成與地表溝通的裂隙，也會在采空區(qū)中形成浮煤自燃。其主要原因是由于這些地區(qū)煤體破碎，有大量裂隙存在；巖漿巖侵入?yún)^(qū)的煤層受到干餾，煙的孔隙率增加、強度降低，其自燃危險性也較大。3）地質(zhì)構(gòu)造：有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，自燃危險性加劇。究其原因，主要有下面幾點：第一，厚煤層回采率低，遺留大量浮煤和煤柱，隨著放頂煤開采技術(shù)的推廣應(yīng)用，這個問題更為突出；第二，礦山壓力較大，煤柱、煤壁易被壓裂而漏風(fēng)；第三，回采時間較長，一般均超過煤層的自然發(fā)火期；第四，分層開采時，上部分層采空區(qū)的浮煤氧化產(chǎn)生的熱量難以通過下部煤層散發(fā)。2）煤層厚度：實踐證明，煤層的厚度越大，自然發(fā)火的危險性越大。有的學(xué)者研究過引起煤炭自燃的風(fēng)速值范圍，認為風(fēng)速 ～時最容易引起自燃，并將其成為易自燃風(fēng)速；另一些學(xué)者認為易min3自燃風(fēng)速為 ～ 對于采空區(qū)，有人認為當(dāng)其單位面積上漏風(fēng)min3量大于 或小于 都不會自燃，最危險的漏風(fēng)量是i3 i3～ 。只有當(dāng)漏風(fēng)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。漏風(fēng)使這些地點煤氧化生熱，生熱多少和生熱能否積聚取決于漏風(fēng)風(fēng)速的大小。3)通風(fēng)條件。采煤方法對發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在回采率的高低、回采時間的長短及頂板管理和煤層切割等方面。要求巷道系統(tǒng)簡單，采用石門、沿巷開拓、少留煤柱、較少對煤體的切割，這對消除發(fā)火隱患是積極地、有利的。開采技術(shù)對自然發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)開拓方式。（1)開采技術(shù) [5]事實表明，礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風(fēng)系統(tǒng)和技術(shù)管理等開采技術(shù)和管理水平，對自然發(fā)火起決定性影響。實驗證明，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。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(jīng)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(nèi)在條件不能決定礦井是否自然發(fā)火以及它的嚴重程度。因此，煤中物質(zhì)放熱性的強弱與煤中無機礦物的成份、含量密切相關(guān)，也與氧含量和煤層含水量有關(guān)。統(tǒng)計資料表明，含硫大于 3%的煤層均為自燃發(fā)火的煤層，其中包括無煙煤。黃鐵礦在低溫氧化時產(chǎn)生硫酸鐵以及硫酸亞鐵，體積增大，使煤體膨脹而變得松散，增大了氧化表面積而且其分解產(chǎn)物比煤的吸氧性更強，能將吸附的氧轉(zhuǎn)讓給煤粒使其發(fā)生氧化，在煤中含黃鐵礦越多就越容易自燃。對煤自燃起主導(dǎo)作用的是黃鐵礦。（6)煤中硫和其他礦物質(zhì)。另外，對于有黃鐵礦的煤層，水分是促使黃鐵礦分解不可缺少的條件。水分的催化作用隨煤溫的增高而增大。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。（5)水分。若煤層中含有較多的瓦斯，由于瓦斯占據(jù)了煤的孔隙空間和內(nèi)表面，降低了煤的吸氧量，所以其自燃危險性較小。實驗表明，吸氧僅發(fā)生在煤中瓦斯含量小于某一數(shù)值的條件下，如果煤中含有較多的瓦斯，那么其吸氧減弱。（4)煤中的瓦斯含量。具有纖維構(gòu)造而表面吸附能力很高的絲煤在常溫下吸氧能力極強，著火點低（僅為 190～270℃），可以起到“引火物”的作用，含絲煤越多，自燃傾向性就越強。煤巖成分一般分為絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤四種。（3)煤巖成分。粒度越細，比表面積成指數(shù)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 表示自燃性時，氧化蓄熱量與比kQ表面積 S 的關(guān)系可表示為： K=?，隨著煤粒度不同，煤粉碎前后之氧蓄熱量為： ??. ??????????前后Q （）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(guān)，而不是內(nèi)表面積。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。因此，可以說，煤的自燃性隨著其孔隙率、破碎度的增加而上升。有人研究，當(dāng)煤粒度小于 1mm 時氧化速率與粒度無關(guān)，并認為孔徑大于 10nm 的孔在煤氧化中起重要作用。（2)煤的粒度、孔隙特征和破碎程度。因而許多研究者以煤變質(zhì)程度來判斷自燃趨勢。例如：和 Y. (1999)采用交叉點溫度法對煤化程度的影響作用研究表明，隨著煤化作用增大，煤的自燃性逐漸減弱。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。 煤炭自然發(fā)火影響因素自燃火災(zāi)形成的過程是許多因素綜合作用的結(jié)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。但是，由于它大多數(shù)發(fā)生在人們難以達到的采空區(qū)、破裂的煤柱之內(nèi)，所以，有時人們即使發(fā)現(xiàn)了自然發(fā)火征兆，也不容易找到真正的火源點；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。論文的研究技術(shù)路線圖如圖 所示：圖 技術(shù)路線圖騰東煤礦概況半孤島工作面自然發(fā)火特點3 下 105 工作面自然發(fā)火防治技術(shù)確保 3 下 105 工作面安全高效回采半孤島工作面防滅火技術(shù)研究煤炭自然發(fā)火影響因素煤炭自然發(fā)火早期識別與預(yù)防煤炭自然發(fā)火防治技術(shù)溫度檢測指標(biāo)氣體檢測應(yīng)用效果分析2 煤炭自然發(fā)火基本理論礦井火災(zāi)事故，特別是自然發(fā)火事故，對煤礦安全生產(chǎn)的危害在某種意義上來說并不亞于瓦斯、煤塵爆炸事故。 研究思路與方法本文主要借助于畢業(yè)實習(xí)，通過廣泛收集和整理資料、聽從專業(yè)人員的講解、聯(lián)系實習(xí)實踐并廣泛參考相關(guān)文獻，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，