1、第1页，共61页。一、防治煤层自然发火一、防治煤层自然发火 1、矿井火灾的分类及容易自然发火的地点 2、煤炭自燃发展过程及其影响因素 3、煤炭自燃的早期识别和预报 4、煤炭自燃火灾的预防措施 5、矿井发生火灾时的行动原则和灭火方法 6、火区的管理与启封第2页，共61页。1、矿井火灾的分类及容易发火的地点、矿井火灾的分类及容易发火的地点：1）矿井火灾的分类）矿井火灾的分类：什么叫矿井火灾？凡是发生在矿井井下或地面，威胁到井下安全生产，造成损失的非控制燃烧均称为矿井火灾。如地面井口房、通风机房失火或井下输送带着火、煤炭自然等都是非控制燃烧，均属矿井火灾。导致矿井火灾的三个要素：分别是热源、可燃物和
2、空气。火灾的三个要素必须同时存在，且达到一定数量，才能引起火灾，缺少任何一个要素，矿井火灾就不能发生。第3页，共61页。矿井火灾按其发生的原因可分为外因火灾和内因火灾两大类。外因火灾是指某种外在高温热源引起可燃物着火的火灾，如电、气焊，电气设备、放炮、瓦斯煤尘爆炸等原因引起的火灾；内因火灾是指煤炭或其它可燃物自身受到某些作用发生化学和物理变化而引起的火灾。在此，只对内因火灾即煤炭自然发火的防治做以绍，对外因火灾不再介绍。第4页，共61页。2）容易发火的地点）容易发火的地点：据对我公司中部五矿19592004年所发生的553次煤层自然发火事故发火位置的统计。主要在以下六个地方容易发生煤炭自然发火
3、：。（1）地质构造带。包括断层、褶曲、破碎带等。该类地区由于煤层受张拉、挤压影响，裂隙大量发育，煤体松碎，吸氧条件好，氧化性能高，易于发生自然发火，其发火次数约占总数7%。2）煤层巷道冒高处。因冒顶后充填不严，或施工质量差造成“封闭和半封闭型”漏风，供氧条件较好，但散热性能差，热量积聚后容易发生自燃，其发火次数约占总数的8%。第5页，共61页。（3）采煤工作面进、回风巷和开切眼、停采线附近，以及开采层采空区内。由于这些地方供氧连续充分，且持久，加之破碎煤体最多，所以发生自燃火灾的次数最多，其比例高达51%。（4）掘进巷道的顶部，尤其是近距离煤层的顶层煤和采空区下掘进巷道顶部与采空区相连通的高冒
4、区，自然发火现象比较多发；有时在阶段煤柱或上下山煤柱底部送巷，也会出现自然发火灾害，这类自然发火约占矿井自然发火总次数的15%。第6页，共61页。（5）通风设施附近巷顶及周边煤体。由于通风设施（主要是风门和闭墙）的两端存在着风压差，当其巷顶及周边煤体封闭不严，存在裂隙产生漏风时，容易造成自然发火。该类发火的发火次数占总数的13%。（6）独头巷道、旧巷冒顶处和溜煤眼及联络巷等处。在矿井自然火灾中，该类发火次数约占总发火次数的6%。第7页，共61页。2、煤炭自燃发展过程及其影响因素、煤炭自燃发展过程及其影响因素 1）煤炭自燃的发展过程）煤炭自燃的发展过程 煤炭并不是一暴露于空气中就能自然发火的，而
5、是有一个过程。根据研究与观察，煤炭自然发火的过程可分为三个阶段。（1）低温氧化阶段）低温氧化阶段 煤在低温情况下与空气接触时，吸咐空气中的氧，而生成不稳定的氧化物羟基，并放出少量的热。这一阶段既观测不到煤体温度的变化，也体验不到周围环境温度的上升，故又称该阶段为潜伏阶段。第8页，共61页。（2）自热阶段）自热阶段 经过潜伏阶段之后，煤的氧化速度加快,发热量急剧增加。如果热量来不及散失和导出，就会是煤的自热加速，不稳定的氧化物分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤温继续升高，据研究，煤的温度每升高10，氧化速度就增加23倍，当超过自热的临界温度(6080)，煤温上升速度急剧加快，氧化进
6、程加速，开始出现煤的干馏，并生成芳香族的碳氢化合物、氢、一氧化碳等可燃气体。这时的特征是：空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳含量加，煤中的水分被蒸发、空气的温度升高并出现雾气，支架及巷道壁上有水珠，这个阶段叫煤的自热阶段。第9页，共61页。（3）燃烧阶段）燃烧阶段 如果煤的自热温度继续升高，当温度达到着火温度(300500)时，就会发生燃烧现象。此时，生成水和其它碳氢化合物，同时一氧化碳大量增加，出现烟雾及特殊的火灾气味(如煤油味、松节油味)等。当温度达到8002000时，煤的燃烧可出现明火。第10页，共61页。2）影响煤炭的自燃因素）影响煤炭的自燃因素：煤层容易发生自燃，除自身具有自燃倾
7、向性外，煤的化学组成、物理组分、存在的物理状态（粒度等）、裂隙发育程度、煤层赋存条件、以及地质、开采方法等，对煤的自然发火都有影响。（1）煤的化学、物理组分及其特性对煤炭煤的化学、物理组分及其特性对煤炭自燃的影响自燃的影响v煤的变质程度煤的变质程度。煤的变质程度越低,挥发分越高,自燃性就越强。褐煤最易自燃，烟煤次之，无烟煤一般不易自燃。在烟煤中又以变质程度最低的长焰煤与气煤较易自燃。第11页，共61页。v煤的水分含量煤的水分含量。煤的水分含量是影响其氧化进程的重要因素。一般认为，在煤的自热阶段,由于水份的生成与蒸发必然要消耗相当的热量。煤体中外在水份没有全部蒸发之前温度很难上升100,煤炭难以
8、自燃，但也有人认为：水份能够将充填于煤体微孔中的N2与CO2驱赶排出，当干燥以后对其吸附性能起活化作用。水份的催化作用随着煤温的增高而增大。另外,对于含有黄铁矿的煤层,水份又是促使黄铁矿分解不可缺少的条件。从这方面看,水份又有利于煤炭自热的发生。总的来看,一定含量的水份有利于煤的自燃,而湿度过大,则会抑制煤的自燃。第12页，共61页。v 煤岩成份煤岩成份。在组成煤炭的四种煤岩成份中,暗煤硬度最大,占比重也最大,难以自燃。镜煤与亮煤脆性大、易破裂,而且在其次生的裂隙中常常充填有黄铁矿具有较高的自燃性。v 煤的含硫量煤的含硫量。硫在煤中有三种存在形式:即黄铁矿、有机硫和硫酸盐。对煤的自燃起主导作用
9、的是黄铁矿,它的比热小,与煤吸附相同的氧量，其温度的增值比煤大倍，它对煤的自燃过程起加速催化的作用。第13页，共61页。v 煤的粒度煤的粒度。完整的煤体一般不会发生自燃,一旦受压破裂,呈破碎状态存在,其自燃性能将显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧相接触的表面积增大,而且着火温度明显降低。根据实验当烟煤粒度直径为1.52mm时,其着火点温度大多在330360;粒度直径小于1mm以下时,着火温度可降低到190220。v 煤的孔隙率煤的孔隙率。煤的孔隙率越大,越易于自燃。这是由于孔隙率越大,氧气越易渗入煤的内部,煤的氧化表面积也越大的缘故。第14页，共61页。（2）地质、开采因素对煤炭自燃的影响）
10、地质、开采因素对煤炭自燃的影响v 煤层厚度和倾角煤层厚度和倾角。煤层厚度或倾角越大,自燃危险性越大。这是因为开采厚煤层或急倾斜煤层时,煤炭回收率低,采区煤柱易遭破坏,采空区不易封闭严密和漏风大所致。v 煤层埋藏深度煤层埋藏深度。煤层埋藏深度增加,地压和煤体的原始温度增加,煤内自然水分少,这将使煤的自燃危险性增加。开采深度不大时,容易形成与地表沟通的裂隙,造成采空区内有较大的漏风,也容易在采空区中形成浮煤自燃。矿井附近小窑开采时,与采掘面或采空区贯通时,易造成漏风,引起自燃。第15页，共61页。v 地质构造地质构造。煤层中有地质构造破坏的地方,如褶曲、断层、破碎带等,煤炭自燃比较频繁，这是因为这
11、些地区煤质松碎,有大量裂隙,从而增加了煤的氧化活性和供氧通道与氧化表面积。v 围岩性质围岩性质。煤层顶底板的岩性也在一定程度上影响煤炭的自燃过程。煤层顶板岩层坚硬且裂隙发达，冒落后块度较大,因而采空区漏风大,供氧条件好。若底板也坚硬,护巷煤柱所受地压大,易破碎,则有利于自燃。如果底板松软而可塑性强,顶板稳定,则煤柱不易被压碎,自燃危险性就比较小。若顶板松软、易陷落,冒落后能严密地充满采空区并很快被压实,则采空区漏风较少,供氧条件差,因而采空区内遗煤自燃危险性大大降低。第16页，共61页。v 巷道布置的影响巷道布置的影响。在自燃矿井中,对于厚煤层或煤层群开采，矿井及采区的主要巷道服务的时间都比较
12、长,如果布置在煤层里,受到严重的切割或受压产生裂隙。将增大煤层与空气的接触面积,增加了煤层的自然发火机率。v 采煤方法的影响采煤方法的影响。采煤方法落后、巷道布置复杂、推进速度慢、回收率低的采煤方法，容易造成自然发火。第17页，共61页。3、煤炭自燃的早期识别和预报、煤炭自燃的早期识别和预报 煤炭自燃早期发现和预报，其方法有人体感官的直接感觉、矿内空气成分的分析、井下发热体温度的测量、利用束管监测系统或人工取样对重点防火地点进行监测等。1）人体感官早期发现矿井火灾）人体感官早期发现矿井火灾。人们常用自己的感觉器官（眼睛、鼻子、皮肤等），来觉察煤炭自燃初期的特征，这是一项传统的办法，通常包括以下
13、内容：第18页，共61页。（1）视力感觉）视力感觉。煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁上挂有水珠。（2）气味感觉。）气味感觉。煤炭从自热到自燃过程中，要产生煤油味、气油味、松节油味、焦油味等气味。实践经验证明，当人们嗅到这些气味时，煤炭自燃已经发展到一定程度。（3）温度感觉）温度感觉。煤炭氧化自燃过程中要放出热量，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时要高。第19页，共61页。（4）疲劳感觉）疲劳感觉。煤炭氧化自燃过程中从自热到自燃阶段都要放出有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，这些气体能使人头痛、闷热、不舒服、有疲劳感觉。应当指出，人的感觉不是早期识别煤炭自燃
14、的可靠方法，比较可靠的方法是使用仪器、仪表来识别早期的煤炭自燃。第20页，共61页。2）分析矿井空气成分预报火灾）分析矿井空气成分预报火灾 煤炭在氧化过程中，能使附近地区空气中的氧浓度降低、二氧化碳含量增加，并先后出现一氧化碳和其它碳氢化合物，矿内空气成分的变化特征，可以作为判断煤炭氧化的重要标志。一般使用一氧化碳气体作为早期识别煤炭自燃火灾的标志性气体，随着科学技术发展，也有采用碳氢类气体和烯、烷等作为识别煤炭自燃火灾的标志性气体。目前，我公司和全国大多数自燃矿井都在使用一氧化碳检定管和束管监测系统连续监测井下各种气体的变化，进而综合分析，识别煤炭自燃。第21页，共61页。3）测量井下煤体温
15、度预报自然发火测量井下煤体温度预报自然发火 在煤炭自燃过程的后期阶段，由于氧化加剧，产热量增加，使其周围煤体温度升高，测量周围煤体温度的变化也是预测确定煤炭自燃状态的重要方法。测量煤体温度的方法有直接测温法和红外线探测法两种；（1）直接测温法）直接测温法。即把温度传感器布置在煤炭自燃区域，观测自燃温度随时间的变化趋势，判断煤炭自燃的发展阶段和发展趋势。煤炭自燃，潜伏期氧化过程发展缓慢，温度一般不超过70。温度超过70时，煤体进入了自热期，之后随温度升高，煤体开始自燃。预测预报的关键是煤的自燃不能超过自热期，目前，用于煤炭自燃测温的传感器主要有热电偶、铂电阻、半导体传感器等。第22页，共61页。
16、（2）红外线探测火源）红外线探测火源。发光体在发出可见光的同时，还发出一系列不可见的其它电磁波，如红外电磁波等，火源也是如此，在煤层温度升高的同时，其红外辐射场的强度在逐渐增大，因此，可以通过测定红外辐射场的强度，进行分析，来确定高温点位置。第23页，共61页。4、煤炭自燃火灾的预防措施、煤炭自燃火灾的预防措施 预防煤层自然发火的措施主要从开拓方法及巷道布置；开采方法和通风技术三个方面考虑。1）开拓方法及巷道布置方面的措施）开拓方法及巷道布置方面的措施 （1）对一些服务年限较长的巷道应尽量采用岩石巷道，若在煤层中布置时应采用宽煤柱护巷，并进行砌碹或锚喷。（2）巷道应尽量少切割煤层，煤柱留设的尺
17、寸应适当。（3）分层布置巷道时，应尽量采用垂直重叠布置。第24页，共61页。2）开采方法方面的措施）开采方法方面的措施 （1）采用回采率高的采煤方法，提高回采率，降低煤炭损失。（2）积极推广和采用无煤柱开采技术。（3）合理确定采区及工作面的尺寸，选择合理的采煤方法和先进的回采工艺，加快工作面的回采速度。（4）遵守正常的开采程序，坚持自上而下的开采顺序。第25页，共61页。3）通风技术方面的措施）通风技术方面的措施 （1）选择合理的通风系统。煤层自然发火，在很大程度上是漏风造成的。而漏风多少则取决于风压大小。故在煤层自然发火矿井应采用总风压小，漏风量少的通风系统。（2）正确选择通风构筑物的位置。
18、应尽量设法把通风构筑物的位置选在岩石巷道中，或选在压力小、支架完整、煤壁坚实的地点。第26页，共61页。（3）及时封闭采空区和废弃的巷道。及时封闭采空区和废弃的巷道，并保证封闭严密，是减少采空区和废弃巷道的漏风，防止煤炭自燃的重要措施之一。若采空区和废弃巷道不能做到及时封闭，将会使采空区和废弃巷道的漏风加剧，造成煤炭自燃。（4）预防性灌浆。采用预防性灌浆就是将水、黄土、沙子按适当比例配合制成泥浆，用管道输送到可能发生自燃的采空区内，以预防自燃火灾的发生。预防性灌浆有随采随灌，即在工作面推进的同时向采空区灌浆和采后灌浆，即在工作面采完封闭后进行灌浆两种方式。第27页，共61页。（5）阻化剂防灭火
19、，目前常用的阻化剂有氯化钙、氯化镁、氯化铵及水玻璃等。（6）胶体材料防灭火。如凝胶防灭火；胶体泥浆或粉煤灰胶体防灭火 （7）惰气防灭火。这里所说的惰气是指不能助燃也不能燃烧的气体。常用的惰气有氮气、二氧化碳等。（8）均压防灭火技术。均压防灭火的实质是，利用风窗、风机、调压气室等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低漏风压差，从而达到防灭火的目的。第28页，共61页。5、矿井发生火灾时的行动原则与灭火方、矿井发生火灾时的行动原则与灭火方法法 1）发生火灾时的行动原则）发生火灾时的行动原则 矿井发生火灾的情况变化是多方面的，由于发生火灾的地点、原因、性质不同，所以采用的处理方法也就不同。井下火灾既
20、有规律性，也有特殊性，所以处理时既要有原则性，又要有灵活性。其行动原则是：(1)任何人发现井下火灾时，应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况，立即采取一切可能的方法进行直接灭火，并迅速报告矿调度室。电气设备着火时，应首先切断电源。在切断电源前，只准使用不导电的灭火器材进行灭火。第29页，共61页。(2)调度室在接到井下火灾报告后，应立即按照矿井火灾预防和处理计划中的规定通知有关人员。值班领导在矿长或总工程师未到达前，应立即会同通风区长、机电科长、生产科长等人员，根据具体情况，组织抢救灾区人员和灭火工作。(3)在现场的区、队、班组长要根据调度室的命令，依照矿井火灾防治预案计划的规定，将所有可能受火灾威
21、胁地区的人员撤离危险区域，并组织人员利用现场的一切工具和器材进行灭火。(4)抢救遇难人员时，应采取措施防止烟雾向人员集中的地方蔓延。在处理倾钭巷道中发生的火灾时要特别考虑“火风压”的影响。第30页，共61页。(5)在抢救人员、灭火作业以及封闭工作面时，必须指定专人检查气体及风流的变化，还必须采取防止瓦斯、煤尘爆炸和人员中毒的安全措施。(6)对井下火灾不能直接灭火时，必须及时封闭火区，封闭火区时应在确保安全的前提下，尽量缩小封闭火区的封闭范围。(7)当井下发生火灾时，为了保证迅速而可靠的灭火，有关人员必须严守纪律，服从命令，决不能惊惶失措，擅自行动。第31页，共61页。(8)对任何形式的火灾，都
22、要十分重视，决不能麻痹大意，要及时组织力量，采取正确，迅速、果断的措施，进行处理。任何犹豫与迟延都能给灭火工作带来困难和造成严重后果。(9)避灾路线与自救：位于火区上风头的人员，应立即迎着风流撤退。位于火源下风头的人员能通过火源时，应佩戴自救器越过火源进入上风头，否则应佩戴自救器走最短路线进入新鲜风流中。若实在无法撤出时，应尽快在附近找一个峒室躲避，并把峒室入口的门关住，隔断风流，防止有害气体进入，并设置信号等待救援。离火区较远的人员在发现火灾预兆后，应迅速进入新鲜风流中。第32页，共61页。2）灭火方法）灭火方法：灭火的实质是破坏燃烧三个条件同时存在的过程。灭火就其方法而言，可以分为直接灭火
23、法和隔离火区联合灭火法二大类。v 直接灭火直接灭火：采用灭火剂或挖出火源等方法把火直接扑灭。常用的灭火剂有：水、泡沫、二氧化碳、惰气、砂子等。v 隔离火区联合灭火隔离火区联合灭火：当不能直接将火源扑灭时，为了迅速控制火势，使其熄灭，可在通往火源的所有巷道内砌筑密闭墙，使火源与空气隔绝。封闭火区的方法有三种：锁风封闭火区、通风封闭火区和注惰气封闭火区。第33页，共61页。6、火区的管理与启封、火区的管理与启封 1）火区管理火区管理 防火密闭建成后，仅仅是成功了一小步，并不等于大功告成。维持闭墙的严密性，杜绝向封闭火区发生任何形式、任何强度的漏风供氧，促进火区快速熄灭，缩短封闭期并尽快启封，对减轻
24、火灾损失意义重大。但火区封闭期间，受大气压力的变化、矿压的显现、通风系统的调整和闭墙质量的稳定等因素综合影响，极易造成向火区漏风而出现“火区呼吸”现象，这对火区快速熄灭解除十分不利。因此，加强火区内外气体、压差的变化监控和闭墙质量的维护，对加快火区熄灭非常重要。火区管理的主要工作内容是建立火区管理卡片；对防火墙进行编号；在防火墙附近设置栅栏、揭示警标；对火区的气体及防火墙的严密程度进行定期检查等。第34页，共61页。（2）火区启封）火区启封 封闭的火区，只有经取样化验证实火源已熄灭时，方可启封。火区必须同时具备下列条件时，方可认为已熄灭 （1）火区内的空气温度下降到30以下，或与火灾发生前该区
25、的日常温度相同；（2）火区内空气中的氧气浓度降到5%以下；（3）火区内空气中不含有乙烯、乙炔，一氧化碳浓度在封闭期间逐渐下降，并稳定在0.001%以下;（4）火区的出水温度低于25,或与火灾发生前该区的日常出水温度相同;（5）上述4项指标必须持续稳定在1个月以上。常用的火区启封方法有通风启封火区法和锁风启封火区法两种。第35页，共61页。通风启封火区法通风启封火区法：火区范围不大，确实证明火源已经熄灭，可以采用此法。步骤如下 （1）启封前要预先确定火区有害气体的排放路线，切断排放回风流经过巷道中所有电气设备的电源，撤出所有的人员，设专人把口警戒，防止人员进入。（2）由救护队员先将出风侧闭墙“由
26、小到大”逐渐的将其全部打开，稳定一定时间后，再打开进风侧的闭墙。稳定时间的长短应根据出风侧闭墙打开后扩散出的气体大小而定。第36页，共61页。（3）打开进风侧闭墙时，应先打开一个小口（一般为400mm400mm）后，在严格控制回风流中的有害气体浓度符合煤矿安全规程的相关规定情况下，逐渐将其全部打开。打完后，操作人员应撤离现场12h，再进入火区开展工作。（4）整个启封排放过程中，应注意检查气体，尤其是CO2，以防止火区下部积聚的CO2逆风流流动而造成危害。第37页，共61页。v 锁风启封火区法锁风启封火区法 锁风启封火区法，就是沿着原封闭区的巷道，由外向火源处逐段移动密闭位置，逐渐缩小火区范围，
27、最后在封闭状况下进入着火带而实现火区全部启封的方法。该方法适用于火区范围较大；发火位置隐蔽难以确认火源是否完全熄灭；或有高瓦斯涌出的火区。利用该方法启封火区时，由于打开原防火墙时新鲜空气的进入，不可避免的增加原封闭区内的氧浓度，可能形成爆炸性混合气体；并且，在压力降低时，封闭区内的有害气体可能涌出，威胁灭火人员的安全。因此，应密切注意检测可能存在的危险，并及时选好锁风密闭的位置。锁风密闭常选在火区进风巷侧原防火墙以外56m处，并采用留设有风门的密闭。锁风启封时，应按以下步骤操作：第38页，共61页。（1）在距锁风密闭最近的新鲜风流巷道中设置指挥部及应急基地，并按审批措施的要求作好人员的具体分工
28、。（2）建造留设便于进出风门的密闭时，应尽可能的预留56m的空间，以便于储备应急用的材料和提供较好的人员作业环境。（3）救护队员进入新建的临时密闭，关好风门后，在原防火墙上打开便于人员通行的一个缺口，并悬挂好风帘遮住缺口，形成锁风室。（4）救护队员进入原防火墙内，根据救护队员作业时间、作业内容、与井下火区附近基地保持联系的能力和火区内的状况等因素，合理的进行侦查和选择下一道锁风密闭的建造位置。第39页，共61页。（5）在下一道锁风密闭处构建好新的带风门密闭后，可撤除两道锁风密闭间的原防火墙，打开原锁风密闭风门开始向内逐渐接风筒适量供风，缓慢排放进行启封。（6）启封区内排放后，应立即组织力量进行
29、实施全面洒水等预防降温措施。如此反复，直至火区全部启封完毕。在整个启封过程中，最为关健的是必须确保下一段被封闭的火区始终处于封闭隔离状态。第40页，共61页。7、耿村矿防灭火措施v回采工作面防灭火技术措施：回采工作面防灭火技术措施：v（1）回采进尺控制：根据工作面煤体自然发火期试验结果，结合周期来压步距，确定工作面每天走向进尺不低于1.5m，顶煤放净减少老塘浮煤。v（2）抽放管路气体成分、温度监测与控制：抽放管路CO浓度超过150ppm时，说明采空区遗煤已经开始氧化自燃，调整抽放管路负压，降低漏风量，每天对两个工作面高抽巷气体成分取样分析。v（3）随采随灌、注胶：工作面上隅角每天一班注浆，所有
30、防火钻孔每班注浆一遍，形成周期性灌浆制度，并及时处理跑浆。采空区出现自燃征兆，密闭墙内和防火钻孔注入凝胶，降低采空区一定范围温度，起到阻热堵漏功能。第41页，共61页。v（4）上下端头强制放顶、密闭与下隅角注氮：为降低上下两巷与采空区形成的漏风通道长度，控制煤层自燃带长度，回采移架时工作面上下端头强制放顶，并用散煤装入编织袋砌墙密闭采空区。下拐角老塘内埋入两根2寸钢管，氮气管出口分别距下隅角25米、15米，与注氮系统相连，保持注氮系统畅通，坚持对下隅角采空区注氮气，隔绝氧气阻隔采空区内部氧化自燃。矿井东、西区注氮能力分别达到600m3/h，24小时连续运转。v（5）工作面上下巷沿工作面倾向高压
31、注水，增加煤体水分，进入采空区后可以吸收热量、降低温度，也可起到降低粉尘的作用。v（6）做好工作面上下巷超前30米防火工程注浆注水工作，防止热煤进入采空区，缩短遗煤自燃周期。v（7）每班对工作面上下巷土袋墙上部虚煤进行注胶，杜绝虚煤热煤进入采空区。v（8）每5天对13160及12210工作面上下隅角封堵一次，利用上下隅角打设的土袋墙形成一个半封闭空间，通过注胶将上下隅角空间全部充填，从而减少采空区漏风。v（9）在工作面回采期间，在上下巷对煤体进行注水，增加煤体水分，降低工作面煤尘的同时，充分湿润进入采空区的遗煤，以达到延长遗煤的自然发火期的目的。第42页，共61页。二、防治矿尘二、防治矿尘 1
32、、矿尘的产生及存在状态 2、矿尘的性质及危害 3、煤尘爆炸的条件及影响因素 4、预防煤尘爆炸的措施及综合防尘第43页，共61页。1、矿尘的产生及存在状态、矿尘的产生及存在状态 矿尘是指矿井在采掘过程中产生的矿物微粒和岩石微粒的总称。矿尘又称粉尘，对煤矿来说，是指煤尘和岩尘而言。5微米以下的煤尘和岩尘又叫呼吸性矿尘，这些矿尘能进入人的肺部，导致尘肺病。第44页，共61页。矿尘按其存在状态，又可分为浮尘和落尘。悬浮于空气中的矿尘称为浮尘，从空气中沉降下来的矿尘称为落尘。浮尘的危险性最大，而落尘则往往不被人们注意，常给事故的发生留下隐患。第45页，共61页。2、矿尘的性质及危害、矿尘的性质及危害 1
33、）矿尘的性质）矿尘的性质（1）矿尘的吸附性。（2）矿尘的悬浮性。第46页，共61页。（3）尘粒的凝聚性。（4）矿尘的吸湿性。（5）尘粒的荷电性。第47页，共61页。（6）煤尘的燃烧和爆炸性。煤尘在空气中达到一定的浓度时，在外界明火的引燃下，能发生燃烧和爆炸。2）矿尘的危害）矿尘的危害 矿尘的危害主要表现在以下两个方面：v 导致尘肺病导致尘肺病。矿尘对人体的直接危害是导致生理上的疾病。工人长期在有矿尘的环境中工作，吸入大量的矿尘，轻者引起呼吸道炎症，重者可导致尘肺病。尘肺病是矿尘粒子进入人体肺部而引起的肺组织纤维化病变。煤矿尘肺病一般分为矽肺、煤肺和煤矽肺三类。第48页，共61页。v引起燃烧和爆
34、炸。引起燃烧和爆炸。矿尘中的煤尘具有可燃性。细小的尘粒在其外界火源的点燃下，很容易燃烧引起火灾。有些煤尘在一定的条件下还会爆炸。煤尘爆炸，对矿井的危害性极大，它不仅会造成巨大的经济损失，还会造成大量的人员伤亡。第49页，共61页。3、煤尘爆炸的条件及影响因素、煤尘爆炸的条件及影响因素煤尘爆炸的形成条件：煤尘爆炸的形成条件：煤尘爆炸应同时具备以下三个条件：一是煤尘本身具有爆炸危险性；二是悬浮于空气中的煤尘，即所谓的“煤尘云”具有一定的浓度；最低值为45克/米3，上限浓度最高达15002000克/米3。三是要有足以点燃煤尘的热源。煤尘爆炸的引燃温度在610到1050之间，一般为700800。第50
35、页，共61页。3）煤尘爆炸效应及其特征）煤尘爆炸效应及其特征v煤尘爆炸效应：煤尘爆炸效应：(1)煤尘爆炸时要释放出大量的热能，爆炸瞬时的温度可高达23002500。(2)煤尘爆炸时，伴随着火焰的传播，还有冲击波的产生。据理论计算，爆炸火焰的最大传播速度为11201800米/秒。冲击波速度为2340米/秒。(3)煤尘爆炸的理论压力为735.5Kpa，但在有大量沉积煤尘的巷道中，爆炸压力将随着离开爆炸源的距离的增加而呈跳跃式地增加。(4)煤尘爆炸时产生大量的一氧化碳气体，其浓度可高达8%，它是煤尘爆炸时，造成大量人员伤亡的主要原因。第51页，共61页。v煤尘爆炸特征煤尘爆炸特征 煤尘爆炸的显著特征
36、是产生粘焦。它是部分煤尘尘粒未充分燃烧被焦化、粘结的产物。被焦化的尘粒形成皮渣与粘块，通常迎着火焰传播的方向，粘附在支架和巷道壁上，煤尘爆炸的这一特征，是判别煤矿发生爆炸事故时煤尘是否参与爆炸的主要标志。第52页，共61页。4、预防煤尘爆炸的措施及综合防尘、预防煤尘爆炸的措施及综合防尘v预防煤尘爆炸的措施预防煤尘爆炸的措施 预防煤尘爆炸的措施主要包括减、降尘措施；防止煤尘引燃措施及隔绝煤尘爆炸措施三个方面。1）减、降尘措施）减、降尘措施。减、降尘措施是指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。减、降尘措施主要有：通风除尘、煤层注水；采空
37、区灌水；湿式作业；净化风流，定期冲刷煤尘等。第53页，共61页。2）防止煤尘引燃措施）防止煤尘引燃措施：防止煤尘引燃的措施与防止瓦斯引燃的措施大致相同，在此不再详述。同时特别要注意的是，瓦斯爆炸往往会引起煤尘爆炸。此外，煤尘在特别干燥的条件下可产生静电，放电时产生的火花也能自身引爆。3）隔绝煤尘爆炸的措施）隔绝煤尘爆炸的措施 防止煤尘危害，除采取防尘措施外，还应采取降低爆炸威力，隔绝爆炸范围的措施。隔绝煤尘爆炸措施主要有：第54页，共61页。（1）清除落尘）清除落尘。定期清除落尘，防止沉积煤尘参与爆炸可有效降低爆炸威力，使爆炸由于得不到煤尘补充而逐渐熄灭。（2）撒布岩粉）撒布岩粉。撒布岩粉是指
38、定期在井下某些巷道中撒布惰性岩粉，增加沉积煤尘的灰分，抑制煤尘爆炸的传播。（3）设置隔爆设施）设置隔爆设施。隔爆设施包括岩粉棚隔爆和水棚隔爆两种，目前大多使用的是水棚隔爆。由于水的吸热效果好，在巷道中设置水棚，借助爆炸波的作用，使水槽翻转或破坏形成水雾，既可吸收爆炸火焰的热量，又可将小颗粒煤尘粘结为大颗粒，使其失去悬浮能力，从而能有效地防止爆炸的蔓延和再次爆炸。第55页，共61页。v综合防尘：综合防尘：矿井综合防尘是指采用各种技术手段减少矿尘的产生量，降低空气中的粉尘浓度，以防止粉尘对人体和矿井产生危害的措施。综合防尘措施主要有煤体注水、采空区灌水、通风除尘、湿式作业、净化风流、个体防护等。煤
39、层注水煤层注水 煤层注水是指通过钻孔将压力水注入尚未开采的煤层，使煤体湿润，以减少开采时浮尘的生成量。它的实质在于将煤尘消除在产生之前，是一种积极主动的防尘方法。实践证明，这种方法不仅在防尘方面效果显著，而且还可以起到防突和防止煤层自燃等综合作用。第56页，共61页。v我矿煤层注水开展v1、煤层注水方案、煤层注水方案v通过现场打钻注水以后，观察钻孔前后10米范围内的煤体位移情况及煤层水分增加情况（注水钻孔前后3米在注水量达到500m时位移明显，位移量达到0.30.5米，前后5米煤壁有渗水现象发生，煤体水分明显增大），判断出钻孔注水以后在耿村矿长焰煤种内的有效半径为5米左右，为此我们在耿村矿注水
40、过程中对注水钻孔做了以下设计。第57页，共61页。v从上下巷注水钻场双向注水的方式提前对煤体进行高压注水。v（1）上下巷注水钻场的布置及交替方式v在工作面上、下巷距切眼30m位置施工第一个注水钻场，以后每隔30m施工一个钻场，钻场规格：净宽4.5m净高2.5m净深5m。注水钻场超前工作面100m，保证有3个钻场在交替，即距采面第一个钻场正在注水，第二个钻场正在打孔，第三个钻场正在施工。v（2）注水钻场钻孔布置方式v每个钻场施工6个注水孔，分上下两排：下排注水孔距底板0.8米，中间一个注水孔位于打钻帮中间，钻孔坡度方向与切眼坡度一致，长度85m。两侧的注水孔与中间钻孔相距13m，长度86m，夹角
41、9度，钻孔坡度方向下栽，与切眼坡度（10-12度）一致，两钻场相邻钻孔终孔位置相距13m。v上排注水孔距底板1.5米，中间一个注水孔位于打钻帮中间，钻孔坡度-1度，长度不低于60m（以钻场实际顶煤厚为准，注水孔打到煤岩交接处），两侧的注水孔与中间钻孔相距1.5m，钻孔坡度-1度，终孔相距13m，长度62m，夹角13度（中间孔长度大，两侧夹角小，打到煤岩交接处），两钻场相邻钻孔终孔位置相距13m。v每个钻场施工6个注水孔，分上下两排：下排注水孔距底板0.8米，中间一个注水孔位于打钻帮中间，钻孔坡度方向与切眼坡度一致，长度90m。两侧的注水孔与中间钻孔相距14m，长度91m，夹角9度，钻孔坡度方向
42、上抬，与切眼坡度（10-12度）一致，两钻场相邻钻孔终孔位置相距11m。v上排注水孔距底板1.5米，中间一个注水孔位于打钻帮中间，钻孔坡度25度，不低于长度60m（以钻场实际顶煤厚为准，注水孔打到煤岩交接处），两侧的注水孔与中间钻孔相距1.5m，钻孔坡度25度，终孔相距13m，长度62m，夹角13度（中间孔长度大，两侧夹角小，打到煤岩交接处），两钻场相邻钻孔终孔位置相距13m。第58页，共61页。上巷下巷钻场钻场钻场钻场切眼A AA A注注水水钻钻孔孔俯俯视视图图B BB B注水钻孔A-A剖面图注水钻孔A-A剖面图上排下排注水钻孔B-B剖面图注水钻孔B-B剖面图第59页，共61页。v煤层注水前
43、后效果分析煤层注水前后效果分析v（1）防治瓦斯v煤层注水以后，通过高压水的渗透作用，破坏煤体原始应力，造成煤体瓦斯缓慢、逐渐释放。煤层注水以前煤体瓦斯涌出主要在生产班割煤、放煤期间，受采动影响煤体内瓦斯快速释放，造成巷道内瓦斯瞬间增大，注水以后由于瓦斯不间断释放，消除了瓦斯快速释放的高峰期。同时由于煤层高压注水产生的裂隙，极大的提高了抽放钻孔抽放效果。v12200综放工作面生产班回风流瓦斯浓度0.38%，检修班回风流瓦斯浓度0.32%基本波动不大。工作面上巷瓦斯抽放钻孔瓦斯抽放浓度由810%提高到1518%。v（2）防治煤炭自然发火v煤层注水后，工作面煤体水分由9.8%增大到11.2%，平均增
44、加1.4%，采空区内的遗煤含水量增大，煤体的导热系数和热容量增大，使遗煤的温度不易升高，从而延长了自然发火日期。第60页，共61页。v（3）防治冲击地压v由于煤层注水后软化了煤体，改变了煤体的裂隙结构，降低了煤的弹性和储蓄能量的能力，使煤体脆性减弱，塑性增强，促使煤壁前方塑性变形区变宽，应力集中带向煤壁深处移动并变宽，使煤体冲击倾向减弱，显著地改善能量释放过程中在时间上的稳定性和在空间上的均匀性，从而防止了冲击地压的发生和产生冲击地压的强度。v（4）降尘效果v注水后，煤体内水分的增加，使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤体的物理力学性质。当煤体因外力而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量，效地消除尘源。注水前工作面生产时回风流粉尘浓度平均8.02mg/m，注水后工作面生产时回风流粉尘浓度平均6.53 mg/m。v（5）降低工作面的气温v温度较低的水注入煤体后，由于水的汽化热比较大，对高温工作面起到了明显的降温作用，12200工作面注水前后工作面温度测定结果对比可知，工作面上隅角温度仅降低0.4，而工作面内平均温度降低2.5左右，回风流温度平均降低2.2-4，有效地改善了工作面的劳动环境。第61页，共61页。
