防治煤炭自燃技術

防治煤炭自燃技術第一頁，共98頁。第四章防治煤炭自燃技術原理：氧氣：降低氧氣含量（N2、CO2等）減少漏風（系統(tǒng)優(yōu)化減阻降壓、局部堵漏、均壓等）可燃物：減少丟煤量和煤體的完整性（合理開拓布局和開采工藝等）熱源：漿、水、液態(tài)CO2、凝膠、三相泡沫等消除燃燒三要素中的任何一個或全部可燃物源熱氧氣漿、凝膠、三相泡沫同時具備隔氧、降溫的功能第二頁，共98頁。煤炭自燃防治思路:首先必須從系統(tǒng)設計著手，掌握較準確的煤層埋藏地質條件，優(yōu)化礦井開拓系統(tǒng)，合理確定開采方法、工藝及巷道支護方式；在開采中有效控制礦山壓力、減少煤體破碎，實現少丟煤、快開采和快隔離；同時加強通風管理、少漏風。

根據礦井的條件，因地制宜，合理選用防治自燃火災的技術:均壓堵漏、注漿、灑阻化劑、注惰氣、注凝膠和泡沫材料等。第四章防治煤炭自燃技術第三頁，共98頁。煤層自燃防治煤層自燃基礎參數的測試自燃危險區(qū)域的判別煤自燃傾向性煤層指標氣體煤層自燃難易程度煤層自燃早期預測預報自燃發(fā)展程度判別現場實測計算機模擬確定自燃危險區(qū)域防滅火方案的制定與實施防滅火技術的選擇防治方案的制定指導第四頁，共98頁。第一節(jié)防治煤炭自燃的開采技術措施

總的要求：

1）提高回采率，減少或消除自燃的物質基礎；

2）巷道布置上減少漏風通道；

3）開采時間限制在自然發(fā)火期以內。第五頁，共98頁。第一節(jié)防治煤炭自燃的開采技術措施采用合理的礦井開拓和巷道布置合理的開采方法和開采順序控制礦山壓力、減少煤體破碎

合理的通風系統(tǒng)第六頁，共98頁。一、采用合理的礦井開拓和巷道布置巷道布置措施

1）盡可能采用巖石巷道

2）分層巷道垂直重疊布置

3）分采分掘布置區(qū)段巷道

第七頁，共98頁。1、優(yōu)化礦井設計簡化巷道布置；規(guī)范巷道設計；盡量不打或少打輔助巷道；盡量減少各類聯絡巷，使區(qū)段巷道構成簡單化；巷道布置設計時，要保證采區(qū)間和工作面間相對獨立的并聯通風系統(tǒng)，并且要保證采區(qū)和生產區(qū)段間有可靠的反風自救系統(tǒng)；必須合理確定區(qū)段煤柱、停采線煤柱等各類煤柱的參數。第八頁，共98頁。

神東礦區(qū)在新建、改擴建礦井設計中，就嚴格按照礦井防滅火工作的需要，提出了以下要求：（1）在新布置的采煤工作面靠大巷側留有50m以上的永久煤柱；（2）綜采工作面為避免多個采空區(qū)連成一片，在一定的區(qū)域范圍（一般為3個面）留有40m的隔離煤柱；（3）綜采面順槽用連采機雙巷掘進時，聯巷之間的間距都保持在55m以上；（4）采高設計時，極力避免拋頂煤、丟底煤情形的出現，不能一次采全高的工作面原則上頂煤留設厚度不能大于40cm。這些要求的嚴格落實，對該礦區(qū)防止煤炭自燃起到了十分重要的作用。1、優(yōu)化礦井設計第九頁，共98頁。1）采用巖石巷道《規(guī)程》第二百六十二條規(guī)定：

對開采容易自燃和自燃的單一厚煤層或煤層群的礦井，集中運輸大巷和總回風巷應布置在巖層內或不易自燃的煤層內；布置在容易自燃和自燃的煤層內，必須錨噴或者砌碹，碹后的空隙和冒落處必須用不燃性材料充填密實，或用無腐蝕性、無毒性的材料進行處理。2、合理進行巷道布置第十頁，共98頁。柴里煤礦開采8～12m的特厚煤層采用的U型區(qū)段集中巖巷布置1－分層工作面；2－分層煤巷；3－溜煤眼；4－傾斜聯絡巷；5－巖石集中運輸巷；6－巖石聯絡巷；7－分層回風巷；8－巖石集中回風巷；9－調壓風窗甘肅窯街、山東棗莊的柴里煤礦在開采易燃的厚煤層時，均采用了形式基本相同的巖石上山和集中運輸巷、回風巷，從而擺脫了自然發(fā)火的被動局面。煤層底板巖層距煤層10～15m第十一頁，共98頁。2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置近水平或緩斜特厚煤層分層開采，區(qū)段巷道的布置有內錯、外錯和垂直布置三種基本形式。第十二頁，共98頁。區(qū)段巷道內錯式布置1－易然隅角；2－下分層運輸機巷；3－下區(qū)段回風巷；區(qū)段巷道外錯式布置1－外錯分層巷；2－虛實交接帶；3－上分層采過后，L區(qū)段頂煤冒落造成的易燃帶2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置近水平或緩斜特厚煤層分層開采，區(qū)段巷道的布置有內錯和外錯兩種基本形式。區(qū)段煤巷內錯式布置在采空區(qū)內上下分層巷道形成的階梯煤柱易于破碎，容易造成漏風以至采空區(qū)浮煤氧化自熱，形成易自燃區(qū)域；而外錯式布置，則在下分層回采時煤巷容易冒落堆積也易造成易自燃區(qū)域。解決辦法？防火存在問題第十三頁，共98頁。將各分層巷道垂直重疊布置則可以較少甚至不留煤柱，消除了采空區(qū)浮煤自燃的基本條件，減小了煤自燃的可能性。區(qū)段巷道垂直布置

1－分層回風巷；2－分層運輸巷2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置第十四頁，共98頁。3）合理安排采掘關系

在傾斜煤層單一長壁工作面，一般情況下都是上區(qū)段運輸巷和下區(qū)段回風巷同時掘進，而且兩巷道之間還要開一些聯絡巷，如圖所示。隨著工作面推進，聯絡巷和區(qū)段內煤柱遺留在采空區(qū)內。在這種情況下，聯絡巷一般很難密封嚴實，煤柱極易壓碎，自然發(fā)火頻繁。上下區(qū)段分采同掘1－工作面運輸巷；2－下區(qū)段工作面回風巷；3－聯絡巷如何解決存在問題第十五頁，共98頁。上下區(qū)段分采分掘1－工作面運輸巷；2－下區(qū)段工作面回風巷解決方法：采取上下區(qū)段進風和回風巷道分開掘進，不同時進行，也不使兩巷聯通，那么就可以避免這種類型的自然發(fā)火，如圖所示。第十六頁，共98頁。二、堅持合理的開采方法和開采順序合理的采煤方法采用無煤柱開采堅持正規(guī)的回采順序快速開采第十七頁，共98頁。

采用長壁式采煤法，根據具體情況輔以相應的技術措施，可基本達到上述要求。

原因：長壁式采煤法巷道布置簡單，回采率高，防火安全性好，特別是綜合機械化采煤的長壁工作面，回采速度快、生產集中、單產高，在相同產量的情況下，煤壁暴露時間短，采空區(qū)頂板冒落及時、壓實程度好，遺煤與漏風接觸時間短。因此，對防止自然發(fā)火十分有利。1、采用合理的采煤方法第十八頁，共98頁。1、采用合理的采煤方法目前應用較為廣泛的兩種長壁式采煤方法是綜采和綜采放頂煤開采。從自然發(fā)火的角度考慮綜采和綜采放頂煤各自的優(yōu)缺點是什么？一次采全高第十九頁，共98頁。但對于易自燃厚煤層的開采，是選擇分層綜采還是綜采放頂煤開采卻是一個值得認真探討的問題。發(fā)火特點：分層綜采開采易自燃厚煤層時自然發(fā)火一般存在發(fā)火的空間分布規(guī)律和時間分布規(guī)律。

1、采用合理的采煤方法第二十頁，共98頁。自然發(fā)火的原因：

一，分層綜采面本面采空區(qū)浮煤，在開采當時屬初次氧化，經歷的氧化時間也較短，而與之相鄰的采空區(qū)中的浮煤暴露在有氧的環(huán)境中已有較長時間，經過一定時間的氧化，浮煤的溫度有所升高，煤的氧化活性增強，若再次與因開采造成的漏風供給的氧氣相接觸，顯然從再次供氧之日到自燃之日所經歷的時間要比原生煤體的發(fā)火期短，更容易被氧化和自然發(fā)火，因此，相鄰采空區(qū)比本面采空區(qū)在自然發(fā)火頻率上要高；

二，易自燃厚煤層分層綜采時，同一區(qū)段需經多次方能全部采出，對于相鄰采空區(qū)而言，其漏風作用時間總是比本面采空區(qū)漏風作用時間要長，因而導致相鄰采空區(qū)發(fā)火頻率要比本面采空區(qū)高。一般地說，相鄰（尤其是頂鄰）采空區(qū)停采線兩端風壓差最大，漏風為定點漏風且時間較長，因而停采線的自燃危險性最大。綜采1、采用合理的采煤方法第二十一頁，共98頁。綜采放頂煤開采一次采全高，消除了分層綜采時頂鄰采空區(qū)的自燃威脅，僅存在側鄰采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的可能性。綜采放頂1、采用合理的采煤方法綜放工作面煤損失分布示意圖①－割煤損失；②－巷道頂煤損失；③－端頭支架不放煤損失；④－放煤步距損失；⑤－架間脊背損失；⑥－放煤工藝損失第二十二頁，共98頁。綜采放頂1、采用合理的采煤方法第二十三頁，共98頁。綜放工作面自燃危險性介于分層開采時本分層工作面自燃危險性與下分層及相鄰工作面自燃危險性之間。原因是由于：綜放開采時，其本面采空區(qū)自燃危險性有所增加；其相鄰采空區(qū)“兩線”的自燃危險性降低，而“兩道”的自燃危險性有所加強。通過保持綜放面快速推進，并加強相鄰采空區(qū)周邊地帶的防滅火工作減少兩道的危險性。因此，從防止自然發(fā)火的角度考慮，綜采放頂煤開采由于只揭露煤層一次，在減少浮煤的供氧時間和采空區(qū)的漏風方面要優(yōu)于分層綜采。

綜采放頂1、采用合理的采煤方法第二十四頁，共98頁。1、采用合理的采煤方法頂板巖性松軟、易冒落、碎脹比大，采用全部陷落法管理頂板，對開采易自燃煤層防止自燃火災較好。因為充填密實，漏風擴展范圍小，采空區(qū)遺留浮煤與空氣接觸的時間短，難以形成自燃。頂板巖層堅硬，冒落塊度大，采空區(qū)漏風擴展范圍大，與遺留浮煤長期接觸，易于造成自燃。合理的頂板管理方法第二十五頁，共98頁。2、采用無煤柱開采留煤柱開采不但浪費煤炭資源，而且遺留在采空區(qū)中的煤柱也帶來了煤炭自燃的安全隱患。無煤柱開采能夠減少巷道遺煤，從根本上消除煤炭自燃的物質基礎，從而也就消除了煤炭自燃隱患。無煤柱開采是上世紀六十年代開始，七十年代發(fā)展成熟的一項技術，目前許多礦井已經成熟應用的一種開采方法，不僅可以大幅度減少煤損，獲得了良好的經濟技術效益，而且在防止煤柱自然發(fā)火方面，取得了卓越的成效。在特厚煤層的開采中，將水平大巷采區(qū)上山，區(qū)段集中運輸巷和回風巷均布置在煤層底板巖石里，采用跨越回采，取消水平大巷煤柱、采區(qū)上（下）山煤柱，采用沿空留巷或掘巷，取消區(qū)段煤柱、采區(qū)區(qū)間煤柱；采用傾斜長壁仰斜推進等措施，并輔以巷旁隔離，采空區(qū)灌水，停采線局部區(qū)域注漿充填、及時封閉、均壓通風等措施，則采空區(qū)自然發(fā)火是可以完全有效控制的。第二十六頁，共98頁。

適用條件：無煤柱開采主要應用于煤層頂板比較堅硬，礦壓不是很大的工作面開采。

注意事項：要加強巷道的維護，避免巷道因礦壓顯現加劇而發(fā)生冒頂；沿空側的巷道容易向鄰近采空區(qū)（尤其是停采線附近）漏風，所以應采取有效的漏風通道封堵措施，以防止引起鄰近采空區(qū)自燃；隨著工作面的開采，臨近工作面的采空區(qū)會連成一片，這給防治煤炭自然發(fā)火和瓦斯帶來了很大的難度，因此每隔3～4個面（視各面采空區(qū)大小而定）要留有40m以上的隔離煤柱；盡可能的提高煤炭回收率，如果采空區(qū)大量丟煤，無煤柱開采也就失去了其對煤炭自燃防治的意義。2、采用無煤柱開采第二十七頁，共98頁。

1）在中央并列式通風的礦井，開采易燃煤層時應采用由邊界后退的開采順序

過去的一些礦井，由于過分的強調快出煤、早出煤的要求，以致在中央并列式通風系統(tǒng)，開采易自燃的厚煤層礦井，主付井筒貫通之后，就在靠近衛(wèi)業(yè)廣場煤柱邊緣市置工作面采煤。隨著回采的推進和擴展，大片采空區(qū)遺留在通風的高負壓區(qū)段，漏風很難杜絕，以致自燃火災頻頻發(fā)生，生產十分被動。因此，在中央并列式通風的礦井，開采易燃煤層時最好采用由邊界后退的開采順序。

3、堅持正規(guī)的回采順序第二十八頁，共98頁。厚煤層開采，應先采上分層后采下分層。煤層群開采，有的礦井單純追求近期效益，常常是先吃“肥肉”后啃“骨頭”，就是說違背正常的自上而下依次開采的順序，先采厚煤層，后采薄及中厚煤層，以致破壞了上下鄰近煤層的完整性，為日后開采防止自然發(fā)火制造了困難。

2）煤層應采用“由上向下”的開采方式厚煤層由上向下開采煤層群由前向后開采第二十九頁，共98頁。3）區(qū)段開采方式上山采區(qū)正常的回采順序應該是先采上區(qū)段，后采下區(qū)段，下山采區(qū)相反。然而由于采掘失調，生產工作面接替緊張，又單純追求快出煤，以致在有的礦井出現反其道而行的現象。其結果是上(下)山巷道維護在采空區(qū)內，斷面受壓縮小，通風阻力增大，采空區(qū)漏風嚴重，自然發(fā)火頻繁。區(qū)段“由上向下”開采工作面沿走向提腰斬斷第三十頁，共98頁。4）堅持有切眼逐序回采的開采順序

堅決杜絕一個工作面沿走向提腰斬斷，分成二個工作面，同時開采。一前一后，產量成倍增長。但是巷道難以維護，前部工作面采空區(qū)漏風嚴重，后部工作面無風，采空區(qū)內遺留孤島煤柱。這就為自然發(fā)火創(chuàng)造了條件。工作面應采用后退式工作面沿走向提腰斬斷第三十一頁，共98頁。4、快速開采

工作面推進速度是影響自然發(fā)火期程度的重要因素之一。

實例：神東礦區(qū)在防治井下煤自然發(fā)火的工作中，對采煤工作面堅持“快掘、快采、快撤、快閉”的原則，即各主要采煤面充分發(fā)揮現代化設備的效能，基本實現高產、高效，各主采工作面月推進速度普遍超過400m，綜采面搬架（安裝、回撤）一般為7～10天并且在回撤過程中，預留出建筑密閉的位置，所有設備、材料等回撤結束后，及時進行永久性封閉。這些快速開采技術有效地防止了采空區(qū)煤炭自然發(fā)火。第三十二頁，共98頁。三、控制礦山壓力、減少煤體破碎進行掘進和回采工作時，由于破壞了原始的應力平衡狀態(tài)，引起巖體內部應力的重新分布，即形成礦山壓力。在礦山壓力的作用下會形成如煤巖體及支護物的變形、破壞、塌落等礦山壓力顯現,易造成破碎巖體體積膨脹，在合適的漏風條件下，增加了煤層自然發(fā)火的可能性。因此，控制礦山壓力、減少煤體破碎是防止煤層自然發(fā)火的一個有效途徑。途徑：1）加強巷道頂板支護2）分層開采下分層頂板管理第三十三頁，共98頁。1）加強巷道頂板支護巷道冒頂區(qū)是厚煤層開采過程中易自然發(fā)火的主要地點之一。其產生的原因就是礦山壓力控制不當、煤體破碎嚴重。所以，控制礦山壓力、杜絕巷道頂煤冒落是避免巷道冒頂區(qū)自然發(fā)火的重要途徑。

技術措施：做好對巷道周幫的支護工作。如錨網支護技術。錨網支護是一種錨桿和網（金屬或其他阻燃材料）的聯合支護方式。錨網支護示意圖優(yōu)點：與傳統(tǒng)的架棚支護方式相比，錨網支護具有支護及時、初撐力高、處理局部冒頂適應性強、封包性好等優(yōu)點，是一種防止巷道掘進冒頂及頂煤自燃的有效技術手段，錨網支護技術的廣泛應用，大大降低了易燃厚煤層內頂板自然發(fā)火的次數。第三十四頁，共98頁。2）分層開采下分層頂板管理原因：分層開采一般采取自上而下的冒落式開采，上分層的底板將成為下分層的頂板，開采下分層時，如果頂板不夠密實將會造成向上分層采空區(qū)的漏風，從而帶來自燃隱患。解決措施：頂板固化：一是利用礦山地質條件加速形成自然的假頂，適宜的自然頂板形成條件為：頂板中泥巖成分含量高于40％，并有較高的溫度或者充足的水分，但是這種條件達到比較困難；二是將某種固化材料（如水泥）注入頂板，凝固而成，固化再生的頂板厚度不能低于0.5～0.9m。柔性的人工假頂：通常利用金屬網鋪設成，網鋪設要平直，緊貼巖壁。為保證搭接，盤條網相鄰兩邊作鉤，用于鉤掛連接，再用φ10mm鐵絲加固連接，最后用托板壓緊金屬網。金屬網的規(guī)格尺寸等參數根據礦壓情況以及現場施工方便等因素選取。第三十五頁，共98頁。四、合理的通風系統(tǒng)合理的通風系統(tǒng)是指：礦井通風網絡結構簡單、實現分區(qū)通風、通風阻力小、風流穩(wěn)定可靠、通風設施布置合理。作用：可以大幅度降低或消除自然發(fā)火的供氧與蓄熱條件發(fā)生火災及時控制火情、防止災害蔓延和減少災變損失第三十六頁，共98頁。選擇合理的通風系統(tǒng)

圖3-3通風的系統(tǒng)選擇(a)—

前進式；(b)—后退式第三十七頁，共98頁。1、風網簡單、結構合理（1）開采自燃煤層的大中型礦井，以中央分列式和兩翼對角式通風方式為好。采區(qū)封閉后可以調節(jié)其壓力，從而消除主要通風機風壓的影響；二是便于災變時，進行通風控制，防止主井進風流發(fā)火影響全礦井。（2）在易自燃煤層的在礦井中，應極力避免主進、回風巷在近距離內布置，要避免在同一標高，以免煤柱壓裂漏風供氧而導致自然發(fā)火。（3）采區(qū)分區(qū)通風，即采區(qū)之間是并聯風路，而不應是串聯，應盡量避免角聯；采區(qū)內盡量采用串聯風路，工作面推進保持后退式。（4）保持主要通風機與風網匹配主要通風機與風網匹配就是指主要通風機運行的工況點位于高效區(qū)內。礦井的通風阻力分布應合理，如果回風區(qū)段的阻力占總阻力的60％以上時，則應采取減阻措施。第三十八頁，共98頁。2、合理的通風設施布置

為了保證井下各個用風地點得到所需風量，需在通風系統(tǒng)中設置一些通風構筑物（如風橋、擋風墻、風門等），以控制風流的方向和數量，但要防止它們造成大量漏風或風流短路。因此，必須優(yōu)化通風構筑物的布置，合理選擇位置，保證施工質量，嚴格管理制度。否則會破壞通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并會帶來嚴重的后果。

第三十九頁，共98頁。第四十頁，共98頁。3、合理的工作面通風方式

開采自燃煤層時，采場通風系統(tǒng)是否合理，對防治煤炭氧化自燃具有極為重要的作用。自然發(fā)火嚴重的礦井，應該采取能夠降低進回風側壓差，減少向采空區(qū)漏風的通風方式。常見的工作面通風方式主要有U型、W型、Y型三種通風方式。第四十一頁，共98頁。（1）工作面U型通風

優(yōu)點：結構簡單、巷道施工維護量小、風流穩(wěn)定、便于管理等特點。缺點：傾向較長的易自燃煤層工作面，采用U型通風系統(tǒng)，進回風側壓差較大易造成向采空區(qū)漏風的狀況，不利于防止煤炭自燃。3、合理的工作面通風方式

U型通風是我國大多數工作面采取的通風方式，一般是下平巷進風，上平巷回風。第四十二頁，共98頁。（2）工作面W型通風W型通風是掘三條平巷，上、下平巷進風或回風，中間平巷回風或進風，如圖所示。在近水平煤層的綜采工作面中應用較廣。

優(yōu)點：①通風網路屬并聯結構，因而風阻小，風量大，漏風量小，利于防火。②當上下端平巷進風，且設運輸機時，則在該巷中有回收安裝維修采煤設備的良好環(huán)境③當中間平巷進風且設運輸機時，既保證了運輸設備處于新鮮風流中，又保證了進、回風巷的總斷面比較接近。3、合理的工作面通風方式缺點：通風方式增加了掘進費用和巷道維護費用。第四十三頁，共98頁?；夭晒ぷ髅鎃型通風系統(tǒng)如平莊古山二井西翼工作面將U型通風改為W型通風，工作面條件發(fā)生了明顯變化。采用U型通風時，工作面壓差為56Pa，風量為4.6m3/s，此時上隅角出現熱氣和煤油味。改W型通風后，上下兩段工作面的壓差分別為30.4Pa和21.6Pa，通過的總風量為9.1m3/s，煤的自燃征兆消失，一切恢復正常。（2）工作面W型通風3、合理的工作面通風方式例子第四十四頁，共98頁。（3）工作面Y型通風Y型在采煤工作面上下端各設一條進風道、另在采空區(qū)一側設回風道優(yōu)點：①采空區(qū)的瓦斯，通過巷旁支護流入回風平巷，該通風方式較好地解決了回采工作面上隅角的瓦斯超限之患；②工作面上、下端均處于進風流中，因此改善了作業(yè)環(huán)境；③實行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。3、合理的工作面通風方式第四十五頁，共98頁。工作面Y型通風系統(tǒng)將U型通風改為Y型通風，實質是將串聯風路改為并聯風路，使工作面風壓差下降，在一定程度上可減少向采空區(qū)漏風，有利抑制采空區(qū)浮煤自燃，但是Y型通風必須保證沿空巷巷壁的密閉性，否則反而更容易向采空區(qū)漏風而加劇煤炭自燃。（3）工作面Y型通風3、合理的工作面通風方式第四十六頁，共98頁。4、減小礦井通風阻力

合理確定礦井通風壓力，低瓦斯礦井負壓控制在2000Pa內，高瓦斯礦井負壓控制在3000Pa內，要努力做好礦井的“減阻降壓”工作，爭取實現低負壓通風。如神東礦區(qū)某礦簡化通風系統(tǒng)，將通風阻力由3000Pa降低為1200Pa后礦井漏風量由1250m3/min降低為650m3/min，基本杜絕了煤炭自然發(fā)火事故。

同時，對工作面合理分配風量，進、回風巷道盡量避免平面交叉，所有風門都建筑兩道或兩道以上，人行風門間距在5m以上，通車風門保證一列車長度，堅決杜絕單道風門或用擋風簾代替調節(jié)風門，以保證工作面風流穩(wěn)定、安全、可靠。3、合理的工作面通風方式第四十七頁，共98頁。5、加強日常通風防滅火管理

對已回采的工作面采空區(qū)以及廢舊的巷道要做到及時封閉，對井下發(fā)火隱患地點采取措施，積極做好預測預報工作。要求每旬至少檢查一次采空區(qū)密閉的漏風情況，每周檢查一次防火密閉內、外溫度及有害氣體變化情況，對發(fā)火隱患較大的地點可根據具體情況每隔1～3天檢查一次，并隨時進行現場采樣，送分析室進行氣體化驗分析，發(fā)現問題及時處理。

對回采工作面開采線、停采線、進風道、回風道進行綜合治理是預防采空區(qū)自然發(fā)火最有效的措施?；夭晒ぷ髅骈_采線采取放震動炮強制放頂，使其冒落嚴實；回采工作面停采線必須回撤干凈，不留任何浮煤、木垛及其它可燃性支護材料。為了從根本上解決浮煤氧化，盡量降低采空區(qū)丟煤量，減少煤層暴露面。3、合理的工作面通風方式第四十八頁，共98頁。第二節(jié)堵漏與均壓防滅火在礦井通風系統(tǒng)中，只要風路兩端間存在壓差，空氣就要流動，從高位能流向低位能，其漏風量為：式中：Ql――漏風風路的漏風量，m/s；Rl――漏風風路的風阻，N·m2/s8；

△h――漏風風路起點與終點壓差，Pa；n――流態(tài)指數，層流狀態(tài)下取n＝1；

紊流狀態(tài)下取n＝2；過渡態(tài)n值位于1和2之間。

破碎煤在適當的漏風條件下就能夠發(fā)生煤炭自燃，減少漏風、切斷供氧條件是控制煤炭自燃的重要手段第四十九頁，共98頁。

一、漏風通道的風阻越大越好，即Rl→+∞

，才能控制煤的自燃；

二、使漏風通道兩端的壓差越小越好，即△h→0。

減少漏風的方法：（1）堵漏（2）均壓

堵露是采用一些材料將一些漏風通道進行封堵，增加漏風風阻使漏風程度達到最??；

均壓則是采用某些調節(jié)措施，改變通風系統(tǒng)內的壓力分布，降低漏風通道兩端的壓差，減少漏風或不漏風。第二節(jié)堵漏與均壓防滅火怎樣使得Ql

→0第五十頁，共98頁。一、封堵漏風第二節(jié)堵漏與均壓防滅火漏風對煤氧化的作用：一般漏風量較小，主要是向煤提供氧化所需要的氧氣，此時漏風是造成煤炭自燃最為關鍵的影響因素。測定漏風，找出漏風通道和漏風規(guī)律并進行堵漏是防止煤炭自燃的重要手段。第五十一頁，共98頁。1、漏風測定采用的技術：示蹤技術

定義：示蹤技術就是選擇具有一定特性的氣體做標志氣體。利用風流或漏風作載氣，在能位較高的漏風源釋放，在其可能出現的漏風匯采集氣樣，分析氣體，確定標志氣體的流動軌跡，判斷漏風通道，根據標志氣體濃度變化計算風量或漏風量。通常采用六氟化硫（SF6）作為示蹤氣體來檢測井下漏風通道和漏風量。1974年美國首次采用這一技術檢測井下漏風，近些年我國也廣泛應用這一技術來檢測工作面漏風和礦井外部漏風，證明它是—種測礦井漏風有效的方法。

一、封堵漏風第五十二頁，共98頁。SF6無色、無味、無嗅，是不燃惰性氣體。在擾動的空氣中可以迅速混合而均勻地分布在檢測空間內。這種氣體不溶于水，無沉降，不凝結，不為井下物料表面所吸附，不與堿起作用，是一種良好的負電性氣體。SF6的檢出靈敏度高，使用帶電子捕獲器的氣相色譜儀或SF6檢漏儀均可有效地檢出（檢測精度可達8×10-12）。SF6在大氣與礦井環(huán)境中的本底值極低，約為10-14～10-15g/mL可以方便、準確地應用SF6進行礦井漏風檢測。SF6的特點1、漏風測定一、封堵漏風SF6是一種理想的示綜氣體。第五十三頁，共98頁。（1）瞬時釋放法

確定漏風通道和漏風速度。瞬時釋放法是指在漏風通路的主要進風口瞬時釋放一定量的SF6氣體，然后在幾個預先估計的漏風通路出口采取氣樣，通過分析氣樣中是否含有SF6以及探測到SF6的間隔時間來確定漏風通道和漏風速度。1、漏風測定一、封堵漏風SF6示蹤技術測定方法：瞬時釋放SF6和連續(xù)穩(wěn)定釋放兩種檢漏法。第五十四頁，共98頁。（1）瞬時釋放法SF6瞬時釋放法釋放方式示意圖1、漏風測定一、封堵漏風SF6示蹤技術測定方法：瞬時釋放SF6和連續(xù)穩(wěn)定釋放兩種檢漏法。例子：測試聯絡巷的漏風情況。在聯絡巷前（巖石平巷中）A處釋放SF6，而在工作面進風側B處和回風側（回風平巷中）C處采取氣樣。分析測點有無SF6和SF6出現的時間。來確定漏風通道和漏風速度。第五十五頁，共98頁。測定方法與步驟：①首先根據礦井通風系統(tǒng)圖分析可能的漏風通道、漏風源、漏風出口；②在地面將SF6氣體裝入球膽，帶往選定的漏風源處釋放SF6氣體；③在漏風出口每隔一定時間用球膽或15mL的醫(yī)用針管采集氣樣；④將采集的氣樣送實驗室分析，測定SF6濃度。測定的儀器為氣相色

譜儀，配有電子捕獲檢測器，以及2m長的5?分子篩色譜柱；⑤根據氣樣分析結果確定漏風狀況。一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第五十六頁，共98頁。

①準確把握第一次采樣時間。在綜合考慮SF6的釋放地點與采樣地點的距離、漏風風流的速度和SF6的擴散速度等因素的基礎上確定第一次采樣時間。一般講，小范圍的漏風區(qū)域可在放樣5分鐘以后開始采樣，大范圍的漏風區(qū)域不應超過30分鐘。

②合理安排采樣間隔時間。同一采樣地點需多次采取氣樣，兩次采樣的時間間隔初期可取5～10分鐘，后期可以長一些。一般講，同一采樣點采樣10次左右就足以檢測出SF6的最高濃度點。

③及時分析樣品。樣品中SF6的濃度隨采樣時間的增長而降低，所以采集到氣樣后應立即進行氣樣分析，最遲不能超過24h。

④保證地面分析測試環(huán)境空氣清潔。開展測試工作前要先對分析儀器的環(huán)境進行通風，確保該環(huán)境內不得含有SF6。灌裝SF6的壓氣瓶一定不能與分析儀器放置在同一室內。主要技術要點：一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第五十七頁，共98頁。

實例：神華神東煤炭分公司補連塔煤礦煤層埋藏較淺，在回采工作面上方的地表出現裂縫，成為可能的漏風通道。為了確認是否有風流從地面漏入采空區(qū)，確定采用SF6瞬時釋放技術補連塔煤礦進行了地面漏風測定。

補連塔礦3202工作面是正在回采的工作面，3201工作面是已封閉的工作面。分別在這兩個工作面對應的地表裂隙處釋放SF6，并在3202工作面回風隅角和3201工作面回撤通道采集氣樣。氣樣采集時間、氣樣分析結果如下表所示。一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第五十八頁，共98頁。SF6釋放時間采樣地點采樣時間SF6濃度（×10-6）漏風速度9:153202工作面回風隅角（此處基巖厚度120m，表土10m）9:300.0563.1~8.7m/min9:440.0769:570.02810:15010:28010:44010:57011:15011:300神東補連塔礦3202工作面地面漏風測定情況表一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第五十九頁，共98頁。SF6釋放時間采樣地點采樣時間SF6濃度（ppb）漏風速度9:503201工作面回撤通道（此處基巖厚度70m，表土10m）10:000.0752.0~8.0m/min10:150.16610:300.06710:45011:15011:30011:45012:00012:15012:30012:450神東補連塔礦3201工作面地面漏風測定情況表一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第六十頁，共98頁。

通過漏風測定，證實了補連塔煤礦確實存在地面漏風。據此，神東公司制定了對這些礦井的地表裂隙進行填埋處理的堵漏措施并認真落實，對地表漏風的治理取得了良好的效果。一、封堵漏風SF6瞬時釋放法測漏風第六十一頁，共98頁。SF6瞬時釋放法簡單，易于實施，但不能用于漏風風量的定量測定。漏風風量的定量測定需采用SF6示綜氣體連續(xù)定量釋放的漏風測定技術。

連續(xù)定量釋放SF6測定漏風的原理：在需要檢測的井巷風流中連續(xù)、定量、穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體

順著風流方向，沿途布點采取氣樣分析SF6氣體的濃度變化。如果沿途不漏風或者向外漏風，則沿途各點風流中的SF6濃度保持不變；如果沿途向內漏風，則沿途各點風流中的SF6濃度變化呈下降趨勢。通過對采樣點的SF6濃度變化的分析，即可求得漏風量，從而找出漏風規(guī)律。一、封堵漏風SF6穩(wěn)定釋放法第六十二頁，共98頁。

設在R處釋放SF6氣體，在S點處采取氣樣。若SF6的釋放流量為qmL/min,若該氣樣經分析后的SF6濃度為C，則通過該采樣點處巷道斷面的風量Q（m3/min）可表示為：SF6連續(xù)定量測定漏風原理簡圖一、封堵漏風SF6穩(wěn)定釋放法

通過多點采集氣樣的方式即可得出流經這些采樣點處巷道斷面的風量，風量之差即為巷道對應區(qū)間的漏風量。該方法的特點是不需測定巷道斷面就可較準確地測出風量，而一般在工作面，由于巷道斷面大，機電設備多，尤其是在運輸機巷道，斷面很難測準。第六十三頁，共98頁。測試點i+1測試點i一、封堵漏風SF6穩(wěn)定釋放法

漏風量、漏風率計算如下:式中：q——

SF6氣體的釋放量，m3/min；

αi

——

巷道i段的漏風率，%；△Q——

巷道中第i段的漏風量，m3/min；

Ci、Ci+1——

分別為各點的SF6氣體濃度，%；釋放點CiCi+1第六十四頁，共98頁。

連續(xù)穩(wěn)定釋放方法關鍵是要有一套能連續(xù)、穩(wěn)定、定量釋放SF6的裝置。該裝置必須有很高的可靠性，保證釋放流量穩(wěn)定在某一設定值，且能靈活的調節(jié)釋放量。一、封堵漏風SF6穩(wěn)定釋放法12453SF6示綜氣體連續(xù)釋放裝置由示綜氣體鋼瓶1、減壓閥2、穩(wěn)壓閥3、穩(wěn)流閥4及流量計5等組成。釋放系統(tǒng)經過二級穩(wěn)壓、一級穩(wěn)流，保證釋放SF6氣體的流量穩(wěn)定、連續(xù)可調。該裝置SF6的流量范圍為20-200mL/min。連續(xù)穩(wěn)定釋放裝置1—SF6儲氣瓶；2—級減壓裝置；3—穩(wěn)壓閥；4—穩(wěn)流閥；5—流量計第六十五頁，共98頁。棗莊柴里煤礦2340（3）采煤工作面停采線及上分層采空區(qū)進行漏風測定。2340（3）工作面是一個第三分層高檔普采工作面，工作面傾向長度140m，走向長度282m，測定時距設計停采線215m。釋放量q為15ml/min，釋放點R及采樣點S1、S2……Sn布置如圖。穩(wěn)定釋放20分鐘后開始取樣，取樣后及時交地面化驗室分析。漏風檢測示意圖一、封堵漏風SF6穩(wěn)定釋放法實例第六十六頁，共98頁。測點123456SF6濃度（1×10-6）3.453.403.343.333.262.11各測點SF6濃度表測段1～22～33～44～55～61～6距離（m）4020212710118漏風量（m3/min）6.47.91.49.2251．3276.5漏風率（%）1.471.790.3112.0454.6763.59測定結果記錄表

測試說明2340（3）工作面總漏風量為276.5m3/min，工作面的有效風量率僅為36.41%，漏風情況相當嚴重；其中，第二分層停采線處的漏風量占全部漏風量的90%以上，測點5和測點6之間的巷道將是堵漏工作的重點區(qū)域。漏風量漏風率漏風量和漏風率計算第六十七頁，共98頁。2、堵漏措施一、封堵漏風將通往火區(qū)的漏風通道進行密封，特別對那些進風側或者高風壓的漏風通道進行封閉將非常有利于滅火。同時積極采用通風管理技術對火區(qū)進行均壓，盡量使漏風量接近為零。堵漏方法有：有效封堵采空漏風掛簾充填噴涂凝膠第六十八頁，共98頁。無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：（1）沿空巷道桂簾布

在沿空巷道中掛簾布是一種簡單易行的防止漏風技術，在國內外已經獲得較廣泛地應用，并取得了良好效果。簾布采用耐熱、抗靜電和不透氣的廢膠質（塑料）風筒布。其鋪設方法有兩種：一是在使用木垛維護巷道時，在木垛壁面與巷道支架的背面之間鋪設風筒布（圖4-2-5）；二是使用密集支柱維護巷道時，將風筒布鋪設在密集支柱上（圖4-2-6）。圖4-2-5沿空巷道掛簾布堵漏風1─膠質風筒布；2─背板圖4-2-6密集支柱膠質風筒布的鋪放1─風筒布；2─背板；3─密集支柱堵漏措施第六十九頁，共98頁。（2）利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)

飛灰是火力發(fā)電廠在煙道中排出的塵埃。日本、波蘭、美國除將飛灰廣泛用作防止防火墻漏風的充填材料外，還將它作為防止采空區(qū)周壁漏風的充填隔離帶材料：波蘭把飛灰充入木垛內形成隔墻，或者先在沿空巷道的支架表面噴涂一層水泥白灰漿，待其固化后，打眼插上注灰管壓注飛灰，最后在巷道表面噴涂含灰砂漿。無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：堵漏措施第七十頁，共98頁。（3）利用水砂充填堵漏水砂充填主要用于聯絡巷閉內、終采線等地點的堵漏。①聯絡巷閉內水砂充填堵漏防火。工作面推過聯絡巷以前，先于聯絡巷下端適當位置打上密閉，并在密閉上部及下部各留一泄水孔，上孔斷面為0.5m×0.5m，下孔為0.3m×0.3m，兩孔均用荊笆等材料封住，以擋砂泄水，從巷道中接管注砂。②終采線端頭水砂充填堵漏。工作面停采以后，在終采線以外進、回風巷道的適當位置建密閉，密閉上留孔設荊笆，引管進行水砂充填。無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：堵漏措施第七十一頁，共98頁。（4）噴涂塑料泡沫防止漏風將在常溫下能夠凝固的塑料泡沫噴涂到防火墻和巷道劈上，形成厚度為20~30mm泡沫塑料層。俄羅斯研制的尿醛塑料泡沫對煤、巖石、木材、金屬和其他材料都能很好膠結，在地壓發(fā)生變動時仍能保持隔絕性能；我國研制的礦用聚胺酯泡沫，可在極短時間（3s-5s）噴射發(fā)泡而凝固，具有難燃、抗靜電、耐壓、不透氣的優(yōu)良特性。一種目前國內較廣泛使用的羅克休礦用堵漏材料，也是樹脂泡沫聚合材料。通過高壓風驅動多功能氣泵，將樹脂和催化劑吸入泵中，同時壓入注射槍，兩種液體經過注射槍加壓以4:1的體積相混合、發(fā)泡，注入要堵漏的地點，瞬間發(fā)泡到原體積的25~30倍。使用井下動力源，輸出壓力可達17MPa。該材料具有良好的機械抗壓性能，對于封堵煤層裂隙效果顯著。無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：堵漏措施第七十二頁，共98頁。礦用羅克休堵漏材料壓注工藝無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：堵漏措施第七十三頁，共98頁。塑性石膏漿噴注技術第七十四頁，共98頁。技術參數加壓動力：氣壓或水壓輸漿管路：φ25耐壓膠管，長10m調漿容器：0.3m3鐵桶，人工攪拌塑性石膏漿調制：粉水體積比1:5攪拌時間：20分鐘第七十五頁，共98頁。（5）利用可塑性膠泥堵塞漏風英國利用螺桿式泵將一種半塑性不凝固的膠泥壓入采空區(qū)矸石堆的縫隙中，形成4m寬的隔絕矸石墻。這種隔離帶在巷道來壓時，隨著巷道的變形而變形，不會形成新的裂隙。（6）采取“均壓”措施，減少漏風國內外普遍采用調節(jié)風壓法（“均壓”措施）防止采空區(qū)的漏風，方法簡單，效果顯著。無煤柱開采時防止漏風的主要技術措施有：均壓技術分為幾種類型？具體的措施包括哪些？堵漏措施第七十六頁，共98頁。二、均壓防滅火

均壓技術是在20世紀50年代由波蘭漢·貝斯特朗教授首先提出。開始主要用于加速封閉火區(qū)的熄滅，在撲滅了幾個長久不滅的大火區(qū)之后，該技術受到重視。

60年代一些采煤技術發(fā)達的國家競相采用，并多次獲得成功。同期，我國也在淮南、遼源、開灤等礦區(qū)試用這一防滅火新技術。后來，在徐州、阜新、撫順、平莊、六枝、芙蓉、大同、鶴崗等礦區(qū)逐漸推廣。發(fā)展歷程第七十七頁，共98頁。均壓防滅火就是“以風防治火”即采用風窗、風機、連通管、調壓氣室等調壓手段，改變通風系統(tǒng)內的壓力分布，降低漏風通道兩端的壓差，減少漏風，從而達到抑制和熄滅火區(qū)的目的。該方法方法簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現場歡迎。二、均壓防滅火原理第七十八頁，共98頁。第七十九頁，共98頁。二、均壓防滅火根據煤礦井下實施均壓技術的區(qū)域是否封閉，均壓技術可分為開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓兩種類型。用于封閉區(qū)的均壓可防止遺煤自然發(fā)火和加速火災熄滅，用于開區(qū)的均壓可以抑制工作面后部采空區(qū)遺煤自燃的發(fā)展，并可消除火災氣體的威脅。。第八十頁，共98頁。第二百七十條采用均壓技術防滅火時，應當遵守下列規(guī)定：（一）應有完整的區(qū)域風壓和風阻資料以及完善的檢測手段。（二）必須有專人定期觀測與分析采空區(qū)和火區(qū)的漏風量、漏風方向、空氣溫度、防火墻內外空氣壓差等的狀況，并記錄在專用的防火記錄簿內。（三）改變礦井通風方式、主要通風機工況以及井下通風系統(tǒng)時，對均壓地點的均壓狀況必須及時進行調整，保證均壓狀態(tài)的穩(wěn)定。（四）應經常檢查均壓區(qū)域內的巷道中風流流動狀態(tài)，應有防止瓦斯積聚的安全措施。二、均壓防滅火規(guī)程規(guī)定第八十一頁，共98頁。1、開區(qū)均壓

開區(qū)均壓通常是指在生產工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風風量的條件下，通過實施通風調節(jié)，盡量減少向采空區(qū)漏風，抑制煤的自燃，防止一氧化碳等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產的進行。二、均壓防滅火第八十二頁，共98頁。1、開區(qū)均壓二、均壓防滅火開區(qū)均壓的措施有：（1）調節(jié)風窗均壓（2）局部通風機均壓（3）調節(jié)風窗與局部通風機聯合均壓第八十三頁，共98頁。（1）調節(jié)風窗均壓適用于工作面采空區(qū)內形成的并聯漏風方式。安設調節(jié)風窗以后，風窗前的壓力升高，采空區(qū)與工作面的壓差就降低，采空區(qū)內的氣體就不易涌出。其降低值取決于可調節(jié)風門的風阻大小。風量必須滿足規(guī)程要求。安設調節(jié)風門的巷道中的壓力分布二、均壓防滅火調節(jié)風窗無限增大風阻？第八十四頁，共98頁。（2）局部通風機均壓

有時為提高風路的壓力，需在風路上安設帶風門的風機（即輔助通風機），利用風機產生的增風作用，改變風路上的壓力分布，達到均壓的目的。如圖所示。圖

局部通風機調壓原理二、均壓防滅火無限增大風壓？第八十五頁，共98頁。（3）調節(jié)風窗與局部通風機聯合均壓工作面采空區(qū)內部的漏風通道有時是比較復雜的，當相鄰為采空區(qū)時，還有外部漏風，這些漏風最后都要經過經回采工作面上隅角排出。因此采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現出來的。

調節(jié)風門與扇風機聯合均壓常常采用工作面進風巷安設輔助通風機而回風巷安設調節(jié)風門的聯合均壓措施。二、均壓防滅火調節(jié)風窗使工作面風量減小，局部風機使工作面風量增加，如果工作面風量不允許變動，怎么辦？第八十六頁，共98頁。風窗-風機聯合增壓調節(jié)示意圖：C處安設了輔助通風機，