煤炭自燃位置的分析與查找

1、煤炭自燃位置的分析與查找 摘要從分析煤炭自燃的條件出發(fā)，提出了火源點(diǎn)的分析原則，并應(yīng)用 這些原則對(duì)興隆莊煤礦的煤炭自燃情況進(jìn)行了具體分析。1 火源點(diǎn)分析的原則 只有具備一定的浮煤條件、漏風(fēng)條件、聚熱環(huán)境和持續(xù)時(shí)間，煤炭才 會(huì)產(chǎn)生自然發(fā)火。 所以，發(fā)現(xiàn)自然征兆后， 也應(yīng)該從這 4 個(gè)條件出發(fā)， 對(duì)自然火源點(diǎn)或自然隱患的氧化高溫點(diǎn)進(jìn)行分析，弄清火源點(diǎn)（高溫 點(diǎn)）的具體位置、火區(qū)的范圍以及所處的自然階段或火勢的大小。 對(duì)于發(fā)生在巷道高冒區(qū)等處的自燃隱患或自然發(fā)火，根據(jù) co 等指標(biāo)氣 體出現(xiàn)的位置、濃度以及隱患點(diǎn)（火源點(diǎn)）附近的煤炭破碎狀況和近 期通風(fēng)系統(tǒng)狀況，很容易確定隱患點(diǎn)（火源點(diǎn)）的準(zhǔn)確位置及

2、火勢狀 況。對(duì)于發(fā)生在采空區(qū)中，特別是封閉采空區(qū)中或與之相鄰的煤柱中的自 燃隱患和自然發(fā)火， 則很難對(duì)其位置和范圍等作出準(zhǔn)確的判斷。 這時(shí)， 就需要根據(jù)火源點(diǎn)的分析原則，有步驟地對(duì)其進(jìn)行分析和判斷。 火源點(diǎn)的分析原則是根據(jù)煤炭自然的 4 個(gè)條件產(chǎn)生的，發(fā)現(xiàn)自然征兆 后，首先應(yīng)根據(jù)煤層的自然傾向性，劃定可能自燃的煤層及其范圍， 將不會(huì)發(fā)生自然的煤層或不會(huì)發(fā)生自燃的區(qū)域排除；然后，根據(jù)煤層 被揭露的時(shí)間并考慮其自然發(fā)火期大小，找出自燃可能性大的煤層及 其區(qū)域；最后，也是最關(guān)鍵的，是對(duì)丟煤情況進(jìn)行分析，對(duì)漏風(fēng)情況 進(jìn)行考察，并綜合考慮 co 等指標(biāo)氣體出現(xiàn)的位置和涌出量大小等因素， 確定火源點(diǎn)（高溫

3、點(diǎn)）的位置和范圍，并對(duì)火勢作出判斷。2 丟煤分析丟失的煤炭是自然發(fā)火的 “物質(zhì)基礎(chǔ) ”，即丟煤是引起自然的最基本條件， 因此也是分析自燃火源點(diǎn) （高溫點(diǎn)） 位置和范圍的最關(guān)健因素。 所以， 為了防滅火工作的需要，在掘進(jìn)和回采的全過程中，要隨時(shí)將丟煤標(biāo) 在采掘工程平面上（稱之為“丟煤示意圖 ”），作為分析火源的基礎(chǔ)資料。 圖中要詳細(xì)標(biāo)注丟煤塊段的準(zhǔn)確位置和范圍大小，以及丟煤的厚度和 丟煤數(shù)量等。掘進(jìn)和回采過程中都可能因斷層影響而造成丟煤，回采過程中可能因 分層開采留護(hù)頂煤皮而丟煤，正?；夭蓵r(shí)也會(huì)有一定數(shù)量的丟煤。不 同類型的丟煤對(duì)自然發(fā)火的影響程度是不一樣的， 下面分別進(jìn)行分析。 21 斷層造成

4、的丟煤如果工作面回采過程中遇到落差大于 1m 的斷層時(shí)，都將丟失一定數(shù)量 的煤炭，形成一個(gè)丟煤帶。斷層丟煤帶在采空區(qū)中所處位置不同時(shí)， 對(duì)煤炭自燃的影響是不一樣的。根據(jù)興隆莊煤礦的經(jīng)驗(yàn)，在距工作面 開切眼、停采線、運(yùn)輸順槽和軌道順槽各 30m 范圍內(nèi)的采空區(qū)中（即 距工作面四周 30m 范圍內(nèi)的采空區(qū)中），因?yàn)橐子诼┤胄迈r空氣， 所以 容易發(fā)生煤炭自燃，可稱為易自燃帶。如果在易自燃帶中存在丟煤， 則極易造成自然發(fā)火；而被易自燃帶包圍的采空區(qū)內(nèi)部，由于易于被 冒落矸石壓實(shí)，漏風(fēng)很少到達(dá)，這些地點(diǎn)的漏風(fēng)風(fēng)流中的氧含量很低， 所以不易產(chǎn)生自然發(fā)火。因此，采空區(qū)深部的丟煤造成自然的可能性 極小。處于采

5、空區(qū)四周的易自燃帶可分別看作四個(gè)易自燃矩形帶，如 圖 1 所示。斷層丟煤帶大體分為 5 種情況（見圖 1），一是與工作面運(yùn)輸順槽或軌 道順槽相交（正交或斜交，如圖中仯 跋斕攪教躉蚱渲械囊惶跛巢 郟歡 怯牘朋髏嬙平 較虼筇逡恢慮銥拷 惶跛巢郟賈？），斷層丟 煤帶有很長一段處于易燃矩形帶內(nèi)；三是處于易燃矩形帶之外的工作 面內(nèi)部采空區(qū)中（圖中 ？）；四是與停采線相交（圖中 ？）；五是基本處 于易燃矩形帶之內(nèi)（圖中 ）。由上面分析可知，當(dāng)斷層丟煤帶部分或 全部處于易燃矩形帶中時(shí)，容易引起自然發(fā)火，所以仯?，?，?，四種斷層丟煤帶容易造成煤炭自燃。 特別是與停采線相交的斷層丟煤帶， 如圖中的？和，更容易

6、引起自然發(fā)火；當(dāng)斷層丟煤帶遠(yuǎn)離易燃矩形帶 而處于采空區(qū)的深部時(shí)，如斷層丟煤帶 ?，則一般不會(huì)引起自然發(fā)火。 22 留護(hù)頂煤皮丟煤 采用傾斜分層下行垮落采煤法時(shí)， 為了保持頂板或人工假頂?shù)耐暾裕?有時(shí)采用留護(hù)頂煤皮的方法回采。工作面推過以后，護(hù)頂煤就冒落在 采空區(qū)中，形成大量碎煤，對(duì)防止自然發(fā)火極為不利。與上面的分析 相同，若留護(hù)頂燈皮造成的丟煤處于易燃矩形帶中，極易造成自然發(fā) 火；若遠(yuǎn)離易燃矩形帶而處于采空區(qū)深部，則一般不會(huì)發(fā)生自燃。23 正?；夭蓵r(shí)的丟煤 工作面回采過程中，不可避免地要丟失一定數(shù)量的浮煤。分層開采時(shí) 回采率比較高，丟失的浮煤又比較分散，且厚度較小，所以自然發(fā)火 的危險(xiǎn)性相對(duì)

7、較??； 放頂煤開采過程中， 丟煤多而集中， 其初采損失、 終采損失和工作面兩端端頭損失，又恰恰處于易燃矩形帶之內(nèi)，所以 比較容易造成煤炭自燃。放頂煤開采的采放工藝損失中的大部分將處 于遠(yuǎn)離易燃矩形帶的采空區(qū)深部，一般不會(huì)造成煤炭自燃。3 漏風(fēng)分析與檢測 為了進(jìn)行自燃火源點(diǎn)分析，需要準(zhǔn)確確定漏風(fēng)方向和漏風(fēng)通道，并估 算漏風(fēng)數(shù)量。漏風(fēng)分析的常規(guī)方法是利用壓能圖進(jìn)行分析，并根據(jù)壓 能圖判斷漏風(fēng)通道和漏風(fēng)方向； 如果要準(zhǔn)確掌握漏風(fēng)通道和漏風(fēng)數(shù)量， 則需要用 sf6 示蹤氣體進(jìn)行漏風(fēng)檢測。4 火源分析41 火源點(diǎn)位置與火區(qū)范圍 火源點(diǎn)（高溫點(diǎn)）的位置與范圍是火源分析的主要目的，它決定著自 然發(fā)火（自燃隱

8、患）治理的成敗?；鹪袋c(diǎn)分析的一般方法是，在丟煤 圖上找出可能自燃的丟煤區(qū)，考察其漏風(fēng)通道和漏風(fēng)方向，并參照 co 等指標(biāo)氣體的涌出位置和煤壁溫度的探測結(jié)果以及丟煤的時(shí)間等情況， 確定火源的準(zhǔn)確位置，并圈定火區(qū)的范圍。漏風(fēng)風(fēng)流通過采空區(qū)時(shí)，其氧含量逐步減少，所以在其流動(dòng)路線上使 遺煤氧化自燃的作用逐步降低。所以，在漏風(fēng)風(fēng)流流動(dòng)方向上遺煤自 燃的可能性遞減。由這一分析可以推出，漏風(fēng)風(fēng)流入口處的氧化作用 最強(qiáng)。但是，漏風(fēng)風(fēng)流入口處的氧化生熱易于散失，所以不易達(dá)到自 燃的程度；而接近漏風(fēng)風(fēng)流入口的漏風(fēng)通道上，由于其氧化作用較強(qiáng) 且聚熱環(huán)境較好，易于成為自燃火源點(diǎn)的原始位置。例如，圖1中，如在d處檢測到

9、co,漏風(fēng)風(fēng)流是從c->a->b->d時(shí), 則一般是a處自然發(fā)火；如果不存在斷層丟煤帶？和，一般也是停采 線上部a處附近發(fā)火。原始火源點(diǎn)位置確定后，再根據(jù)co濃度大小和時(shí)間長短等圈出火區(qū)的 范圍,以便于有針對(duì)性地進(jìn)行治理。判斷火源點(diǎn)位置時(shí),還要注意是否存在老火區(qū)。如果漏風(fēng)通道上有老 火區(qū)存在,則很可能是老火區(qū)復(fù)燃。如果采空區(qū)中埋有溫度探頭,則可以根據(jù)采空區(qū)中的溫度分布直接確 定火源點(diǎn)位置和范圍,這一工作就變得很簡單了。42 火勢分析火勢分析也是十分重要的, 它決定著究竟應(yīng)該選用什么樣的治理措施?；饎莘治霭▋蓚€(gè)方面。一是根據(jù) co的增加速度判斷煤炭自燃的發(fā)展 速度，一是根據(jù)c

10、o絕對(duì)涌出量判斷自燃所處的階段或火勢的強(qiáng)弱。根 據(jù)興隆莊煤礦的經(jīng)驗(yàn),當(dāng) co 的絕對(duì)涌出量小于 10l/min 時(shí),自燃處于 自熱階段；大于 10l/min 時(shí),則已處于燃燒階段,可能已出現(xiàn)明火。5 示例圖 2 是興隆莊煤礦 5313綜放工作面通風(fēng)系統(tǒng)及其周邊情況示意圖。 該 工作面的下一區(qū)段采用分層開采,其第一分層（ 53141 工作面）已經(jīng) 回采結(jié)束,停采線的位置如圖中所示。從圖中可以看出,由于受到煤 層中間巷的切割, 53141 停采線處形成一個(gè)三角煤區(qū), 該三角煤區(qū)在 礦山壓力的作用下已被壓酥。當(dāng)在 5313 綜放面上順槽中發(fā)現(xiàn) co 后， 礦技術(shù)人員根據(jù)漏風(fēng)和丟煤情況，按照上述分析原則，果斷判斷自燃 高溫點(diǎn)就在三角煤區(qū)，及時(shí)作出處理，消除了自燃高溫點(diǎn)就在三角煤 區(qū)，及時(shí)作出處理，消除了自燃隱患。4316聯(lián)處自燃高溫點(diǎn)的判斷也是上述分析方法的很好例證。為了準(zhǔn) 備 4316 綜放面，在 4314 綜放面回采期間，就要對(duì) 4316號(hào)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn) 行發(fā)行并從該聯(lián)絡(luò)巷開始掘進(jìn) 4316 工作面上順槽，這樣勢必造成從 4316一聯(lián)通過采空區(qū)向 4314工作面下隅角的漏風(fēng)， 如圖 3 所示。由于 漏風(fēng)經(jīng)過的正是 4314 綜放工作面下端頭因不能放煤而丟失的浮煤區(qū)， 所以漏風(fēng)風(fēng)路上極易造成煤炭自燃，特別是距離漏風(fēng)入口較近的一個(gè) 范圍內(nèi)。因此，當(dāng)在4314工作面下隅角發(fā)現(xiàn)大量c