煤礦井下自燃發(fā)火的研究與防治

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1、煤礦井下自燃發(fā)火的研究與防治相關(guān)專題：科技動(dòng)態(tài)時(shí)間：2011-11-1520:11來(lái)源：阿里巴巴化工價(jià)格庫(kù)兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦針對(duì)以前在礦井井下煤炭自燃防治方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，就煤礦井下煤炭自燃的機(jī)理與規(guī)律等問(wèn)題與有關(guān)單位共同開(kāi)展了深入的研究，并且在此基礎(chǔ)上探索出了煤礦井下防滅火的適用新技術(shù)，有效地保障了礦井的安全生產(chǎn)。需要說(shuō)明的是，諸如“三相泡沫防滅火技術(shù)”等在其它礦區(qū)應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)本文限于篇幅沒(méi)有進(jìn)行論述。1煤炭自燃的研究1）煤炭自燃研究有新進(jìn)展由西安科技學(xué)院完成的“煤氧復(fù)合過(guò)程及放熱強(qiáng)度測(cè)算方法”，通過(guò)測(cè)定兗

2、州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦3#煤層所采煤炭的耗氧速率和CO、產(chǎn)生速率，根據(jù)煤的分子表面活性結(jié)構(gòu)可能與氧復(fù)合過(guò)程的鍵能變化量，計(jì)算出了煤炭復(fù)合放熱強(qiáng)度，在此類研究中是一個(gè)突破。煤炭自燃過(guò)程的實(shí)質(zhì)是煤體氧化放熱和散熱這對(duì)矛盾運(yùn)動(dòng)發(fā)展的過(guò)程。當(dāng)發(fā)熱大于散熱的時(shí)候，煤體的熱量得以積聚，溫度升高，最終導(dǎo)致自燃。因此，研究煤炭的自燃，首先應(yīng)當(dāng)研究煤的放熱強(qiáng)度。煤體熱量產(chǎn)生的最主要根源是煤氧復(fù)合，但是由于常溫下的煤氧復(fù)合速度緩慢，人們一直未能解決放熱強(qiáng)度的直接測(cè)定問(wèn)題。此項(xiàng)研究結(jié)果表明：根據(jù)煤炭表面分子結(jié)構(gòu)的類型，推出了煤體表面分子存在的7種活性結(jié)構(gòu)，這些活性結(jié)構(gòu)

3、是常溫下與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主體；煤表面活性結(jié)構(gòu)與氧復(fù)合的過(guò)程中存在著化學(xué)吸附和三步化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，根據(jù)每一步反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵能的變化，可以推算出化學(xué)吸附及反應(yīng)每生成1molCO、等氣體產(chǎn)物的平均鍵能變化量；通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定出煤體在不同溫度下的耗氧速率、CO及的產(chǎn)生速率，若煤氧復(fù)合消耗的氧全部轉(zhuǎn)化成CO和，兩者的產(chǎn)生量和各自的實(shí)際生成量成正比，則依據(jù)耗氧速率、CO和產(chǎn)生速率就可以計(jì)算出煤氧復(fù)合放熱強(qiáng)度；若煤氧復(fù)合消耗的氧除了實(shí)際生成CO和以外，其余的均與煤發(fā)生吸附，那么據(jù)此同樣可以計(jì)算出煤氧復(fù)合的放熱強(qiáng)度；由于煤氧復(fù)合時(shí)實(shí)際消耗的氧一部分與煤發(fā)生化學(xué)吸附，一

4、部分與煤反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，還有一部分與煤反應(yīng)生成CO與，故煤氧復(fù)合的實(shí)際放熱強(qiáng)度則應(yīng)當(dāng)介于上述兩者的計(jì)算結(jié)果之間。2）煤層自燃發(fā)火規(guī)律研究?jī)贾莸V業(yè)（集團(tuán)）公司通風(fēng)處開(kāi)展了對(duì)煤層自燃發(fā)火規(guī)律的研究，并且在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)施防滅火的有效措施。綜合機(jī)械8化開(kāi)采分層開(kāi)采時(shí)煤層的自燃發(fā)火明顯存在以下規(guī)律：第一，就發(fā)火點(diǎn)在采空區(qū)的分布而言，中部的發(fā)火幾率低，周邊的發(fā)火幾率高，分別占到綜合機(jī)械化開(kāi)采分層采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的10.7%和89.3%，可稱為“發(fā)火的空間分布規(guī)律”。第二，就發(fā)火點(diǎn)的生成與工作面的回采關(guān)系而言，本分層回采時(shí)引起本分層采空區(qū)發(fā)火的幾率低，下分層

5、及鄰區(qū)準(zhǔn)備和回采時(shí)引起上分層或相鄰采空區(qū)發(fā)火的幾率高，分別占到綜合機(jī)械化開(kāi)采分層采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的14.3%和85.7%，可稱為“發(fā)火的時(shí)間分布規(guī)律”。綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采時(shí)的煤層自燃發(fā)火有以下特點(diǎn)：第一，就綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的采空區(qū)而言，發(fā)火主要威脅仍然來(lái)自相鄰的采空區(qū)，而非本工作面的采空區(qū)，分別占到綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的86.7%和13.3%。第二，采空區(qū)發(fā)火的重點(diǎn)部位在相鄰的采空區(qū)“兩道”和停采線，分別占到綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的60.0%和26.7%（分層綜合機(jī)械化開(kāi)采為42%和40%）；與分層綜合

6、機(jī)械化開(kāi)采工作面的采空區(qū)發(fā)火相比較，“兩道”的危險(xiǎn)性有所上升，而停采線的危險(xiǎn)性有所下降。第三，順槽及切眼頂板煤柱發(fā)火十分嚴(yán)重，占與綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面相關(guān)聯(lián)的發(fā)火總次數(shù)的34.8%，是采煤工藝變化帶來(lái)的一類特殊類型發(fā)火。另外，綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采時(shí)煤層的自燃發(fā)火期有縮短的趨勢(shì)，這仍然是由綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的巷道布置特點(diǎn)所決定的。此項(xiàng)研究認(rèn)為：要充分發(fā)揮各種防滅火技術(shù)的效能及最大限度減少自燃發(fā)火次數(shù)，就須高度重視實(shí)施各種防滅火措施的相對(duì)時(shí)間問(wèn)題；有必要對(duì)采空區(qū)內(nèi)部風(fēng)流運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行深入研究，以便更準(zhǔn)確地指導(dǎo)各種防滅火措施的實(shí)施。3）煤炭自燃發(fā)火危

7、險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司開(kāi)展了“煤炭自燃發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)”的研究，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)以煤炭對(duì)自燃的敏感程度和外在的開(kāi)采條件作為評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，并且還應(yīng)當(dāng)對(duì)自然發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)方法存在的某些局限性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。煤炭的自燃發(fā)火是煤的內(nèi)在特征（包括煤的自然物理特征和埋藏地質(zhì)條件）與開(kāi)采共同作用的結(jié)果，人們以此為基礎(chǔ)研究出了多種煤炭自燃發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)方法。其中，以煤的內(nèi)在因素為基礎(chǔ)的分類方法就有交叉點(diǎn)溫度法、Olpinski指標(biāo)、吸氧法、絕熱氧化法、煤的初始升溫率（IRH）和總溫度上升值（TTR）預(yù)測(cè)方程等。8盡管有大量的實(shí)驗(yàn)方法可以用來(lái)對(duì)煤的自燃

8、發(fā)火傾向性進(jìn)行分類，但是沒(méi)有哪一種測(cè)試方法能夠綜合考慮影響煤炭自然發(fā)火的各種因素。在實(shí)驗(yàn)室的條件下無(wú)法模擬井