矿山煤炭自燃条件及综合预防措施

　　煤炭自燃是一个复杂的过程，需同时具备自燃倾向性煤炭呈破碎堆积状态、连续通风供氧、热量积聚且持续时间超过自然发火期这四个条件，其过程可分为准备期、自热期、燃烧期三个阶段，且在自燃初期会出现巷道起雾、有特殊气味、温度升高等明显征兆。为防范煤炭自燃火灾，需从开拓开采通风设计、防止漏风、预测预警、灌浆、阻化剂、胶体材料、惰性气体、均压等多方面采取综合预防措施，全方位遏制煤炭自燃的发生与发展，保障矿井安全生产。

　　一、矿山煤炭自燃的条件

　　煤的自燃过程是一个相当复杂的现象，它必须具备一定的条件才能发生。研究表明，煤炭自燃必须具备以下4个条件：

　　(1)具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态(即在常温下有较高的氧化活性)。

　　(2)有连续的通风供氧条件，能维持煤炭氧化过程的发展。

　　(3)积聚氧化生成热量，使煤的温度升高。

　　(4)上述3个条件同时具备，且大于煤的自然发火期。

　　二、矿山煤炭自燃的过程

　　煤炭自燃大体上可以划分为3个主要阶段：准备期、自热期、燃烧期。

　　(1)准备期。又称潜伏期，是指有自燃倾向性的煤炭与空气接触后，吸附空气中的氧而形成不稳定的氧化物，初始看不出其温度上升和周围环境温度上升的现象。此过程的氧化比较平缓，

　　煤的质量略有增加，着火温度降低，化学活性增强。

　　(2)自热期。在准备期之后，煤氧化的速度加快，不稳定的氧化物开始分解成水、二氧化碳和一氧化碳。这时若产生的热量未散发或传导出去，则积聚起来的热量便会使煤体逐渐升温，此阶段通常称为煤的自热期。

　　(3)燃烧期。当煤温达到着火温度(无烟煤大于400℃、烟煤320~380℃、褐煤小于300℃)后就燃烧起来。煤进入燃烧期就出现了一般的着火现象。

　　三、矿山煤炭自燃的征兆

　　人们凭自身经验观察煤炭自燃初期征兆如下：

　　(1)煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道湿度增加，出现雾气和水珠。

　　(2)煤炭在从自热到自燃过程中，氧化产物内有多种碳氢化合物，并产生煤油味、汽油味、松节油或煤焦油味。

　　(3)煤炭氧化过程中要放出热量，因此该处的煤壁和空气的温度较正常时高。

　　(4)煤炭氧化自燃过程要放出有害气体一氧化碳，因此人们会感觉头痛、闷热、精神不振、不舒服、有疲劳感等。

　　四、矿山煤炭自燃火灾的预防

　　1.合理的开拓、开采及通风系统

　　在进行开拓、开采系统设计及选择采煤方法时，应遵循以下原则：

　　(1)开采自然发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，可以将运输大巷、回风大巷、采区上下山、集中运输平巷和集中回风平巷等服务时间较长的巷道布置在煤层底板的岩石中。

　　(2)厚煤层分层开采的区段巷道应垂直布置，避免造成因上下分层巷道内错或外错布置时形成的阶梯煤柱内侧储热氧化形成易燃隅角带，同时可大大减少甚至不留煤柱。上下区段巷道采用分掘的方法。尽量采用长壁式采煤方法，推行综合机械化采煤，采用全部陷落法管理顶板。推广无煤柱开采。

　　(3)矿井通风网络结构简单，主要通风机与风网匹配，通风设施布置合理，通风压力分布适宜。

　　(4)矿井以中央分列式或两翼对角式通风方式为宜，采区应采用分区通风。

　　(5)主要通风机运行的工况点位于高效区内，风门、风墙及调节风窗(门)在风路中应安设在使其前方压力升高而后方压力降低的地方。

　　2.防止漏风

　　防火对通风的要求是风流稳定、漏风量少和通风网络中有关区段易于隔绝。完全杜绝漏风固然可以消除自燃，但实际上很难做到。通常只能根据矿井的实际情况，尽量减少漏风。通风网络中产生漏风的条件是，有漏风通道存在，且在此通道的两端存在风压差，风压差可由相邻巷道的通风阻力求出。有自然发火危险的采煤工作面回采结束后，必须在45d内进行永久性封闭。

　　3.煤炭自燃的预测预警

　　设置一氧化碳传感器用于自然发火预测;自然发火可根据每天一氧化碳平均值的增量来预测，若增量为正，则具有自然发火的可能。

　　4.预防性灌浆

　　预防性灌浆是将水、浆材按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的地区，以防止自燃火灾的发生。

　　5.阻化剂防火

　　阻化剂是一些吸水性很强的无机盐类，这些盐类附着在煤炭颗粒的表面时，能吸收空气中水分，在煤的表面形成含水液膜，从而阻止煤、氧接触，起到隔绝氧气、阻止氧化的作用。

　　6.胶体材料防火

　　(1)凝胶防火技术。通过压注系统将基料(水玻璃)和促凝剂(铵盐)按一定比例与水混合，注入煤体中凝结固化，起到堵漏和防火的作用。

　　(2)胶体泥浆(或粉煤灰胶体)防灭火技术。利用基料、促凝剂的胶凝作用，以黄土(或粉煤灰)作增强剂，增加胶体强度，提高耐温性和延长有效期。

　　7.惰性气体防灭火

　　惰性气体防灭火就是将不助燃也不能燃烧的惰性气体注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而使火区因氧含量不足而逐渐熄灭。

　　8.均压防灭火技术

　　均压是通过降低漏风通道两端的风压差，削减漏风动力源来达到减少漏风的目的，主要用于煤层自燃火灾预防、封闭火区等。

　　常用的均压技术措施有调压气室辅以连通管、风门辅以主调压风机、改变风流流动路线等3种。其中改变风流流动路线均压法应用较多。