关于煤炭自燃及其防治的研究

矿业科技科技视界科技.探索.争鸣关于煤炭自燃及其防治的研究刘长双(唐山马家沟矿业有限责任公司,河北唐山063000)[摘 要]综采放顶煤技术推广以来,煤炭自燃发火现象日渐频繁,给生产造成了较大的影响。本文对煤炭自燃的机理、影响因素及防治措[关键词]煤炭自燃;机理;防治煤炭自燃是自然界存在的一种客观现象,这种现象--直伴随着煤热能不断与附近区域交换,预热附近煤炭的同时也获取了氧气,氧化炭开采整个过程。目前,矿井煤层自燃火灾仍然十分严重,尤其是50%生 热持续发展并能形成热量积聚,也有利于煤炭自燃。在向斜轴部顶以上国有重点煤矿存在自燃发火危险,特厚煤层尤为严重。全国每年板应 力集中带区段煤柱采空区密闭破坏严重,易于漏风,自燃发火率因煤炭自燃造成的直接和间接经济损失近百亿元。进入20世纪90年自然就高。代后由于特厚煤层综采放顶煤高产高效技术的推广,使得矿井煤层自3煤矿煤层自燃发火的防治措施燃火灾频繁出现。煤层自燃成为制约煤矿科技进步的主要障碍之--,因此,煤炭自燃火灾的防治必领先对其自燃的原因和过程进行深人地3.1自燃发火预测预报了解然后根据煤炭自燃特性研究可行的防治对策。煤炭自燃的发生，要经过准备阶段的自热阶段然后才能达到燃烧阶段。在这一过程要发生--系列的物理化学变化出现各种征兆,释放1 煤炭自燃机理分析出一系列火灾气体。因此，在实际生产过程中,人们可以通过观察这些煤炭自燃发火是指有自燃倾向性的煤层在开采过程中与空气接征兆或监测某种气体组份变化趋势,从而判断煤自燃发火的态势和进触,发生氧化，产生热量使其温度升高,出现明火、烟雾， 煤油味以及超程,以 便制定和采取适当的预防和治理措施防止自燃火灾的发生和发过矿井自燃发火临界指标浓度的有毒有害气体的现象。因此,煤的氧展,保证矿井安全生产。具体可以从以下两点来实施。化放热是热量自发产生的根源之--,也是引起煤炭自燃发火的根本原3.1.1建立束管监测系统因之--。煤氧自发地复合放出热量,该热量在一-定的蓄热条件下被积对煤炭自燃火灾应做到早发现、早治理,因此应加强这方面的工聚起来，当热量的积聚能够满足煤自燃过程发展的需要时,煤体温度不作,鉴于实际情况,在危险类别的矿井中建立采空区東管监测系统,对断上升,最终导致自燃。实际条件下,煤氧复合放出热量与煤体表面活采空区氧化带等重点部位进行跟踪观测,并对其规律进行研究,掌握自性结构的种类、数量、煤体的温度.氧气浓度等因素有关。煤与氧作用燃发火预兆.及时进行发火预测预报,把自燃发火消灭在萌芽阶段。束放出热量引起煤温升高,煤温升高则煤的氧化活性增强,煤氧化反应速管监测是利用真空泵,通过--组空心塑料管将井下检测地点的空气直度加快，放强度增大。煤氧复合作用只要有氧存在就能进行,氧浓度接抽至分析单元进行监测。监测系统主要由气体采集、气体分析和数大小只影响煤氧复合速率的大小。煤炭自燃过程是煤氧化放热与环境据处理三部分组成。通过d6-d8mm的聚氯乙烯管将工作面回风、隅散热这对矛盾运动发展的过程,当煤氧化放热速率大于散热速率时煤角、采空区等处的气体有序地抽到分析仪器上,分析仪器完成对自燃温上升,煤温上升又引起氧化放热速率增大,所以煤炭自燃是-一个复杂发火标志气体的分析,微机采集分析器的输出信号并进行数据处理后,的自加热过程。提出预测预报。束管监测系统能对- - 氧化碳.二氧化碳等多种气体的实时监测。2煤层自燃发火因素分析3.1.2 实行人工采样监测2.1回采工作面采空区自燃因素分析:在没有布置束管采样的地点可派专人利用采样气囊进行人工采根据氧化情况的不同,我们可以将采场分为氧化带冷却带和窒样,每天采样 -次,并及时送至地面进行气体分析。通过束管监测系统息带三个层次。其中,冷却带和窒息带在开采过程中煤氧化所生成的及人 工取样对工作面回风、隅角及采空区气体成分进行分析,并与气热量不会储存很长时间,从而导致热量不会大面积积聚，因此,无论是体指标数据进行对照,如发现危险指标气体,应及时采取有效措施通冷却带还是窒息带,都不会有煤层自燃发火的现象发生。而氧化带则过東管监测系统还可对采空区“三带”进行观测为工作面防火提供依不同,相对于冷却带和窒息带来说,氧化带在采场中的空间位置会随据着开采的进度逐步向工作面移动,与此同时, 氧化带的宽度也会随着3.2 减少采空 区漏风外界的条件而发生变化。当氧化带 达到一定宽度的时候,回采工作面优化通 风系统,一般认为风量 越大对矿井安全越好,但对于自燃煤采空区就容易出现煤层自燃发火的现象。层,风量越大，越易于煤炭的氧化增加了自燃的危险。因此,在通风技术2.2 两道两线自燃因素分析方面,要选择合理的通风方式,正确设置控制风流的设施,加强通风防在煤矿开采过程中,由于开采方式选择的不同,一些方法和容易火管理,以减少漏风。采空区堵漏风,在工作面与采空区之间构筑隔离导致远离煤壁的采空区部分出现上部松动底部压实的现象.这种情带,其作用原理是增加了漏风风流的阻力减少采空区漏风量,有利于况会导致采空区漏风主要经过上部松动的不燃性岩石空间,进回风道防止采空区自燃。 对上下隅角及支架后中尾梁之间的漏风部位要采取和停采线上覆顶板,由于煤壁的支撑作用呈悬壁梁状态，煤壁和煤柱喷浆 、挂帘等封堵措施,减少采空区谝风。附近空间相对来说比较疏松,形成漏风通道,加上又有浮煤堆积。随着3.3 采煤 工作面两道两线的自燃防治措施时间的不断推移,这种现象也会越来越明显,此外,老顶弯曲还会不断采煤工作面两道两线是自燃发火的主要地点,因此对其自燃防治加大,悬壁梁状态个做小，成小，矿山压力不断增高，区段煤柱以措施也得到了相关部门的高度重视。由于采煤工作面两道两线本身存及附近密闭逐渐遭到破坏,使漏风从小到大逐渐增加,在风流从小到在的特点,导致其在防治措施的采用上存在--些困难。因此,在实际实大增加过程中,必然有适合煤炭自燃的风流存在,只要此种风流存在施过程中,仍然要在回采过程中进行防治。首先,为了能够有效防止进的时间足够.煤炭就能够自燃。回道自燃,在回采的时候应该在采空区两道构筑防火墙垛并进行注3倾斜巷道自燃的影响因素分析浆,一般来说,防火墙垛的厚度应该不低于0.5米,宽度不少于5米,倾斜巷道氧化区温度变化，导致自燃风压对漏风风流产生影响,高度则应该根据煤层的实际情况来合理设置;其次,要在采空区两端漏风为下行风时，,氧化区温度升高,自然风压呈现浮力效应,使氧化带端头填充胶体材料。 这样做是为了防止由于采空区两端头处的泥浆难漏风减小,温度降低,在降温的作用下,节流效应大于浮力效应,又出以填充严密所形成漏风通道而引起的煤层自燃,由于所填充的胶体材现增加漏风的趋势,使漏风流向和风量频繁变化,使氧化区的空气与料具有很强的吸水膨胀性和固水性,能够很好的将(下转第376页)中国煤化工作者简介:刘长双(1976.11-),男,1999年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业,工程师。MYHCNM HGScience & Technology Vision科技视界| 343科技.探索.争鸣科技视界法制科技供基本的保障:(1)国家最高权力机关应严格行使立法权,制定合理、律运行环境,为社会主义市场经济实现可持续发展提供法律保障。S高效的法律制度,建立与社会发展相适应的法律体系并不断完善,同时应负责对法律实施行为进行监督;(2)行政机关依法获得权力并行使职[参考文献]权,任何行政官员均无法外特权;(3)司法机关独立行使审判与检察权，[1]唐哉 立.关于我国民商法中“不真正连带责任”的困惑及立法构想I.广西社任何个人、社会组织乃至行政机关不得作出任何非法干扰行为,确保会科学 2012);84-878司法公平与公正，严房打击司法腐败:(4)社会群众与组织应做到严格[2 瑞民商法在中国古代法中的地位和发展历程U河北法学21069-守法,同时对国家公职人员和机关依法办事进行监督,对法律权威予105[3]李越.论现代民商法在我国经济中的价值体现田]法制博览2013.(10):275-以积极维护。通过社会各方合作,共同努力,才能确保法律运行实现有法可依、有法必依、执法必严和违法必究的理想局面。[4]王艳宁.民商法研究领域的创新之作:评《民商法视城下非公有制经济法律规4结语制与保护问题研究>[]河北学刊.2010,30(3):258.[5]蔡广元当代经济下我国民商法的发展初探田]现代交际20136):18-18.总而言之,民商法在民、商事主体行为和活动的规范以及市场经[6]潘剑锋.龚晨民商法领域研究的前沿学术之作:读{民商法专题研究)有感[小].济发展调整方面具有极为重要的意义。建立现代民商法,提高公民法湖南科技学院学报2010.315):220- 221.制意识,是依法治国的重要构成部分。现阶段我们应对民商法制度予[7]陈少 华,社会经济发展中民商法的变化与发展DL法制与社会2.816-17.1.以持续发展和完善,不断健全其法律体系,并为其创设优良、高效的法[责任编辑:杨玉洁](上接第318页)3.2侧钻及造斜井段轨迹控 制具,改变钻进参数(减小下钻压，控制转盘转速)等措施来保证井队设直井段侧钻采用Smith牙轮钻头+2.12度马达+SlimPulse(MWD)备 和井下的安全。第四趟钻使用Archer顺利着陆、进人水平段AB段。于4851m控时钻进,由于裸眼段较长,钻具托压及粘卡现象严重,频第五趟钻使用 Archer- -趟钻完水平段,表现出了在哈得区块良好的繁活动导致侧钻效果降低。通过泥浆混人原油，拖压状况有所改善。严造斜,降斜能力，使得现场工程师能够很好的控制轨迹完全在油层里格控制侧钻速度。钻进至4907m,测斜井斜1.92° ,方位137.42° ,判断穿越 ,顺利完成水平段钻进任务。Archer 开泵时间121.53 小时,纯钻侧钻成功。起钻更换旋转导向工具。造斜段采用斯伦贝谢最先进旋转时间89.12小时,机械钻速为4.04m/h.导向工具PD Archer( 1)+TeleScope( MWD),从4907m钻进到5187m，3.4 定向及水平段体会 及建议单趟钻进尺280m,钻进时间75.49小时,井斜增至80.3°。着陆段采用1)旋转导向工具PDArcher在哈得区块定向着陆及水平段钻进PD Archer 旋转导向+PeriScope +Neoscope +TeleScope钻进,2013年8中 具有无可比拟的优势。月30日07:50钻进至5352m,进尺119m,由于工具时间到.并且钻时2)合理控制钻井参数,减小井下工具震动及扭矩波幅以保护井下相比同地层慢,然后起,顺利着陆钻进水平段AB段工3)定向钻进需婴较好的泥浆性能、携砂性能,是长裸眼段安全顺3.3 水平段轨迹控制水平 段采用PD Archer旋转导向+PeriScope+TeleScope钻进由于利钻进 的关键,也是我们成功侧钻的基础。泥浆性能好坏，直接影响到水平段油层较薄,地层倾角存在着一- 定的变化,实际钻进过程中极易井壁 稳定以及携砂性能,是井下安全施工的保障。碰触.上部角砾岩段。在水平段钻进过程中,通过仪器测量值反应出井下工具扭矩波幅正常,但是井口扭矩较大,于是通过适当上下活动钻[责任编辑:陈双芹](上接第336页)量, 测风人员每三天对各地点进行风量测定。同时， 3.6 加强职工灾害预防与处理能力培训加强对前后三角点的封堵,减少采空区漏风。试采前对二水平所有作业人员贯彻培训《晓南矿二水平SW1406③根据现场实际情况设置防火观测点，防火观测点的设置采用防工 作面积水采空区下开采突水应急救援预案》、《二0O七年度煤矿企突钻机对帮底打观测眼。尤其加强对煤柱、回风流、采空区的一氧化碳业灾害预防与处理计划(预案)》及《二水平SW1406工作面采煤作业规及温度检查。程》,所有二水平作业人员必须熟知工作面突水预兆,必须熟悉掌握水④在地面备好注泥泵及配套设备和白泥、阻化剂确保随时下井灾 避灾路线。可用⑤在采空区-氧化碳浓度呈上升趋势时,利用架间和后三角点埋4小结管对采空区进行河砂充填或注白泥。通过sw1406工作在积水采空区下试采成功的经验,经过准确的⑥有发火征兆时,在中央砂井设移动注氨机,利用充填管路对采论证,合理的选择果高与推进速度,配备合适的设备,加强对试采工作空区进行注氮。.面顶板、一通三防等安全管理,建立有效工作面排水系统都是必不可⑦停产放假期间不得停水,以便及时处理隐患。如确需停水时,利少的。通过上述方法和措施,增加了积水采空区下安全回采的可行性,用二水平充填系统作为供水管。有效的控制煤炭资源的损失。S⑧该地点瓦检员对该区域进行24小时不间断检查和观测。发现异常及时处理并汇报保安区调度及矿调度。[责任编辑:丁艳](.上接第343页)漏风堵塞,并且具有很好的效果。最后,采煤工作面后,采取针对性技术措施进行防治,以此来保证矿井无自燃隐患。S两道两线的自燃防治措施包括沿空掘进的时候，必须要及时对采空侧进行封堵,并且要进行定期检查,- -旦发现有漏风的现象,要及时采取有效措施将其处理。[1]吴博,巩振荣.横河煤矿旷煤层自燃发火因索分析及防治措施[],煤矿现代化,2012(05)[2]郭杰厚煤层综放面自;中国煤化工由于煤层自燃发火本身具备主动性,因此,相关工作人员一定要充分掌握煤的自燃所要经历的过程以及自燃的影响因素和条件。然.TYHC N M H G任编辑:丁艳]376|科技视界Science & Technology Vision