第一节 煤层自燃发火危险性及防灭火措施一、 煤层自燃发火危险性根据内蒙古安科安全生产检测检验有限公司2017所做东亨煤矿 煤尘爆炸性、煤自燃倾向性检验报告:矿井16煤层属II级自燃煤层本井田16煤层属I级自燃煤层，所以本矿井下火灾隐患主要是 内因火灾，即煤层自然发火，容易发生自燃的区域为工作面“两线〜 两道”，即工作面开采线，停采线，进风道与回风道其次是井下的 外因火灾，如井下电气事故火灾、胶带输送机火灾等二、 煤的自燃分析预测1、 煤的炭化程度根据有关资料，一般认为煤的自燃倾向性，是随炭化程度增高而 减少的事实上同牌号的煤也有自燃难易之分，这是由煤的化学物理 性质的多样性所决定的2、 煤岩成份在丝煤、暗煤、亮煤、镜煤四种煤岩成份中，具有纤维构造而表 面吸附能力很高的丝煤在常温下吸氧能力特别强，着火点低，可以起 着“引火物”的作用，所以含丝煤愈多，自燃倾向愈大3、 煤的含硫量同牌号的煤中，含硫矿物愈多，愈易自燃煤中所含硫铁成分， 低温氧化时生成硫酸铁和硫酸亚铁，使煤体膨胀而变得松散，增大氧 化表面积硫铁矿氧化时放出的热量，也促进煤炭自燃4、 煤的水分煤中所含水分对自燃倾向影响较复杂，近年来有人认为，同一种 煤水分愈多着火温度愈高，但当它干燥（如不发生氧化）后，着火温 度又变为最低；炭化程度低而水分多的煤，水分蒸发后，煤的自燃危 险性增加，这是因为水分蒸发使煤的粉碎性增加，从而增大其吸氧面 积；炭化程度高而水分少的煤，水分蒸发对煤的自燃危险性影响不明 显。
5、 煤的破碎程度煤的破碎程度愈高，吸氧面积愈大，自燃危险性愈高6、 煤的瓦斯含量、孔隙度及导热能力等物理性质也是影响自燃 倾向的因素7、 煤的厚度、倾角、埋藏深度煤层厚度与倾角愈大，自燃危险性愈大在厚煤层开采时，由于 开采条件复杂，回收率较低，采区煤柱易遭破坏，采区封闭不严，漏 风较大等原因造成容易自燃此外，煤是不良导热体，煤层愈厚，愈 易造成良好的热积聚条件煤层埋藏深度增加，煤的原始温度增加， 自然水分减少，也将使自燃危险性增加8、 地质构造煤层遭到地质作用（如褶曲、断层、破碎带及岩浆岩侵入等）破 坏的地点，自然发火比较频繁原因是地质构造破坏处煤质较松，有 大量裂隙；围岩裂隙渗水，都使煤的氧化能力提高岩浆岩侵入区， 煤层受到局部干馏，煤的孔隙率增加，强度降低，自燃危险性也可能 增大9、 围岩性质煤层顶底板坚硬而裂隙发达，冒落后块度较大，采空区漏风大， 供氧条件良好若底板也较坚硬，则煤柱所受地压大，易破碎，均有 利于煤层自燃；如顶板松软，冒落后采空区充填较致密，且能很快压 实，则采空区遗煤的自燃危险性大大减少10、 开拓方式及采煤方法采用岩巷开拓，少留煤柱，煤层切割少，自然发火危险就小。
如 果采用煤巷开拓需及时喷浆且封闭采煤方法对自然发火的影响主要取决于采空区遗煤量及其集中 程度、顶板管理方法，煤层切割情况、煤柱破坏程度以及采空区封闭 难易程度等11、 漏风条件空气流通不仅使煤氧化，同时又把氧化生成的热量带走风速很 小，供养量不足；风速过大，热量又不能积聚，都不会发展成自燃火 灾因此，只有在既有风流流通而又风速不大的情况下，煤才可能自 燃顶板冒落的采空区，煤巷冒顶、垮邦处，压碎的煤柱等地点的漏 风，往往具备了这种自燃条件12、 综述通过上述分析可得出如下结论：（1） 本井田煤层炭化程度低、中低硫、煤层地温正常，采用综 合机械化采煤工艺这些因素保证井田煤层发生自燃的概率较低2） 煤层水分中等，地质构造中等，容易发生煤层自燃3） 综采面火患的威胁主要来自初采后采空区；综采面煤层自 燃隐患的重点部位是“两道两线”，特别是停采线和相邻综采面采空 区的顺槽三、煤层自然发火的防治措施（一）开拓开采方面的措施本矿井各开采煤层均按自燃煤层对待，根据“预防为主，综合治 理”的原则，需采取以下措施：1、 采用单翼直接布置工作面方式，简化了运输环节，顺槽两侧 留足了煤柱（不小于20米），采空区易于封闭，减少了采空区漏风。
2、 设计采煤方法为长壁后退式采煤法，全部陷落法管理顶板， 一次采全高，设计确定本矿井建立以灌浆防灭火为主，以喷洒阻化剂、 均压防灭火为辅的综合防灭火方法这种长壁式采煤法回采率高，巷 道布置比较简单，便于加快回采速度，缩短采空区暴露时间由于本区各煤层顶板及底板岩石强度不大，开采过程中能够冒落， 空气难以进入采空区，加之采空区灌浆，所以采空区自燃危险性较小3、 提高回采率、加快回采速度提高回采率，加快回采速度，即可提高产量又可以在空间上和时 间上减小煤炭的氧化作用4、 明确选定自然发火观测站或观测点位置，并建立束管监测系 统，确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度，所 有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析 整理，发现自然发火指标超标或达到临界值等异常变化时，立即发出 自然发火预报，采取措施，进行处理5、 在煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必须用不燃材 料填充密实轨道大巷、运输大巷、回风大巷必须采用锚喷支护，锚 索补强6、 在开采接续时中，尽量避免形成“孤岛”工作面7、 控制风流的巷道预留出能保证实现通风、防火措施的位置8、 防火墙上应设注浆、观测管和排水管。
9、 采取有效措施，使采空区顶板冒落并压实，特别是切眼及停 采线、各种煤柱附近，以减少漏风10、 如采用沿空掘巷，须在沿空巷道四周挂上不通气、抗静电、 阻燃自熄、抗拉、耐撕裂、高温氧化时无有害气体的帘布，以防漏风11、 对已报废的在煤层中的联络巷，采用压注凝胶防火墙的方法 防火防火墙设两道，间距大于5m，以不燃材料构筑，两墙之间掺 阻化剂的泥浆充填实12、 对采煤工作面开切眼、停采线均应采用压注凝胶防火二）通风方面的措施在既定的生产条件下，矿井通风网络中漏风的数量与方向往往是 煤炭自燃发展过程转化的决定性因素，防火对于通风的要求是：风流 稳定，漏风量小和通风网络中的有关区段易于隔绝1、 矿井设计工作面采用后退式回采工作面开采均采用’U”型 通风，一进一回新风与乏风均不通过采空区，漏风小2、 每个工作面均有独立回风系统，以降低矿井总风阻，增大矿 井通风能力，减少漏风，易于调节风量，在火灾时期便于控制风流， 隔绝火区3、 调节风门、风窗和风墙应设置在围岩坚固、地压稳定的地点， 还要注意避免引起采空区或附近煤柱裂隙漏风量的增大4、 防火墙必须由不燃材料构成，必须密实，不能有漏风，并定 期检查维修。
5、 采取措施，降低采区进回风巷之间、区段进回风巷两端的负 压差，以减少漏风6、 风门及调节风窗前后产生的压差控制在100Pa以下7、 风门之间的距离要留有较大余地8、 矿井风量调大时，应测定防火墙内气体成分和空气温度9、 在合适地点设立双向风门，使矿井即可全区实现反风，也可 局部实现反风，以防火灾事故扩大10、 实现风门闭锁，井下风门均安装闭锁装置，使一组风门不能 同时敞开，确保风流稳定三）监测方面的措施1、 每周至少检查一次已有采区的密闭情况，测定一次采区回风 巷道和可能发热地点的温度和风量，并应采取空气试样进行分析，每 15d至少检查一次废弃巷道的密闭情况所有检查、测定、分析结果， 都必须记入防火记录簿内2、 使用矿用火灾预报束管检测系统，对每个可能发热的地点、 防火墙、密闭等可能引发火灾地点进行连续监测3、 防火检测的测点或站应具有代表性，由矿井防火灾领导小组 确定，并且每个回采工作面至少设立两处，此处的巷道至少要有10m 长直线段，并符合井下测风站的要求4、 防火检测时间间隔：采区进、回风流中不大于3d；工作面采 空区上隅角不大于3d；采空区回风侧防火墙不大于7d；其它地点不 大于15d。
第二节防灭火方法一、灌浆防灭火1、设计依据及主要基础资料（1）煤层的赋存条件井田内含可米煤层5层，为、8、9、10、16及17号煤层号煤层， 其中10号煤层已开采完毕，现在布置开采为16号煤层，平均煤厚 4.13米其余煤层不可采2) 煤的炭化程度、水分、煤岩成分、含硫量、自然发火倾向 及发火期本井田16号煤层属煤类为1/3焦煤及肥煤；原煤水分0.34〜 0.68%，平均0.54%；浮煤水分0.45〜0.84%，平均0.62%，属低水分 煤层；原煤全硫1.82%〜3.77%，2.55%，浮煤全硫2.07%〜2.70%，2.41%； 属11级自燃煤层2、 灌浆系统选择我国各煤矿使用的灌浆系统，基本上可以分为两大类：① 集中灌浆：在地面工业场地或主要风井煤柱内设集中灌浆站， 为全矿或一翼服务的灌浆服务；② 分散灌浆：在地面煤层走向打钻孔网或分区打钻灌浆，地面 有多个灌浆站，分区设灌浆站的系统由于我矿生产能力较小，服务年限较短，故选择直接在工作面设 备列车最前方安设两台黄泥灌浆泵进行现场灌浆所用灌浆材料提前 通过地面运输备在灌浆泵附近的统一地点3、 灌浆方法的选择(1) 常用的灌浆方法我国煤矿现在使用的预防性灌浆方法有随采随灌和采后灌浆两 种。
①随采随灌随采煤工作面推进的同时向采空区灌注泥浆，在灌浆工作中，灌浆与回采保持有适当距离，以免灌浆影响回采工作随采随灌适用于自然发火期短的煤层②采后灌浆在采区或采区的一翼全部采完后，将整个采空区封闭灌浆采后 灌浆仅适用于自然发火期较长的煤层2）灌浆方法的选择本井田煤层自然发火期较短，故本设计选择的灌浆方法为随采随 灌，直接向采空区洒浆，要求灌浆后能在采空区底板形成5cm左右的 泥浆层，即可防止浮煤发火，对工作面进行预防性灌浆4、 灌浆材料的选择井下常用的灌浆材料，一般多采用粘土、亚粘土、轻亚粘土等 本矿井选用粘土5、 灌浆水源、土源的选择（1） 本矿灌浆水源选自矿井生产用水，由地面400m3日用消防水 池供给2） 本矿灌浆土源由矿井外购黄粘土6、 灌浆参数计算（1） 灌浆站工作制度灌浆站工作制度与矿井工作制度相同为276d，每日两班灌浆， 每班灌浆4小时，每天纯灌浆时间为8小时，灌浆工作应与回采工作 紧密配合进行2） 日灌浆所需粘土量Qhi=K • G/ Y式中：Qhi——日灌浆所需粘土量，iWd；G——矿井日产量，日产量1665t；Y——煤的容重，取为1.4 t/m3；K——灌浆系数，设计取0.03。
贝lj： Qhi = 35.68m3/d3) 日灌浆实际需粘土量Q =a・Q h2 hi式中：Qh2—一日灌浆所需实际粘土量，m3/d；a 用土系数，取1.1Qh2 = 39.25m3/d4) 灌浆泥水比从我国部分矿井实际生产情况看，泥水比多在1： 3〜1： 7,本矿井灌浆泥水比取1：55) 每日制浆用水量Q 1=Qh1 *S式 中：Qs1——制备泥浆用水量，m3/d：6 泥水比的倒数，灌浆灰水比为1：5贝上 Q1= 39.25X5 = 196.25m3/d(6) 每日灌浆用水量Qs2=Ks - Qsi式 中：Qs2——灌浆用水量，m3/d：Ks——用于冲洗管路防止堵塞的水量备用系数，取1.15则：Q2=1.15X 196.25=225.69m3/d(7) 每日灌浆量Q「(Qs1+Qh1)M式中：Q,1 日灌浆量，m3/d：M——泥浆制成率，取0.91贝lj： Q = (196.25 + 35.68)X0.91 = 211.06m3/d j1(8) 每小时灌浆。