煤層自燃傾向性鑒定

應(yīng)用礦井地質(zhì)學(xué)王萬青1.煤層自燃傾向性鑒定2.煤層自燃勘查3.自燃治理4.煤層覆巖移動(dòng)規(guī)律與開采沉陷煤層自燃傾向性鑒定1.1定義：煤層自燃傾向是指煤在常溫下的氧化能力，也是煤發(fā)生自燃的潛在能力。煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類。1.2國外鑒定煤自燃傾向性方法國際上現(xiàn)在還沒有鑒定煤的自燃傾向性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同地區(qū)和國家在不同時(shí)期采用不同的測試方法和指標(biāo)。世界主要采煤國家采用的煤炭自燃傾向性測試方法都是在模擬煤自然發(fā)火的基礎(chǔ)上，一般采用絕熱氧化法和交叉點(diǎn)溫度法等實(shí)驗(yàn)方法測算的煤氧化升溫過程特征參數(shù)。這些參數(shù)包括：最低自熱溫度（SHT）、釋熱速率（HR）、煤自熱升溫速率（R70）、交叉點(diǎn)溫度（CPT）和活化能（E）等。當(dāng)前主要采煤國家自燃傾向性測試方法目前我國采用動(dòng)態(tài)物理吸附氧法，即色譜吸氧鑒定法來鑒定煤自燃傾向性。該方法是以每克干煤在常溫（30℃）、常壓（101325Pa）下的物理吸附氧量作為分類的主指標(biāo)，將煤的自燃傾向性等級(jí)進(jìn)行分類。1.3方法對(duì)比（1）國外所采用的鑒定指標(biāo)都是與煤的氧化特性直接相關(guān)，如氣體、溫度、熱釋放速率、活化能等，采用物理吸氧量作為鑒定指標(biāo)的只有中國。（2）動(dòng)態(tài)物理吸附氧法：原理不合理，忽略化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)過程、以簡單的單層吸附代替復(fù)雜的多層吸附、表面均一假設(shè)不成立；指標(biāo)不科學(xué)，在指定的煤粒徑范圍內(nèi)，吸氧量會(huì)有一定程度的變化，粒徑分布的不同會(huì)造成煤自燃傾向性鑒定等級(jí)的改變；需要開展的實(shí)驗(yàn)多，105℃高溫干燥破壞了煤內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（3）煤的物理吸附氧量隨粒徑先增大，在120目（0.15mm）左右達(dá)到最大值，隨后基本保持恒定；吸氧量隨溫度的降低而減少，且30℃時(shí)吸氧量大的煤樣下降趨勢也大。2.煤層自燃勘查綜合物探方法：其中高精度磁測掃面確定自燃邊界,二維地震剖面解釋煤自燃層位。磁法3.自燃治理形成煤田自燃火區(qū)必須同時(shí)具備合適的溫度、氧氣和煤層三要素,因而滅火工作也就針對(duì)這三個(gè)因素進(jìn)行,并由此產(chǎn)生多種滅火方法。目前最常用的有:a.

覆蓋法:采用沙、黃土等細(xì)粒松散物覆蓋煤田自燃區(qū),隔絕氧氣的供給;b.

剝離法:在煤層露頭自燃區(qū)剝離掉正在自燃的煤層,去掉火種;c.

注水法:通過鉆孔或裂隙注水,降低煤層自燃溫度,使火熄滅;d.

注漿法:通過鉆孔、裂隙或巷道注入泥漿,降低溫度,切斷煤與氧氣的接觸,達(dá)到滅火的目的。1、清風(fēng)堵漏，均壓通風(fēng)2、插管噴注阻化液、埋管注膠3、地面注氮4、火區(qū)密閉4.煤層覆巖移動(dòng)規(guī)律與開采沉陷

在地下開采前，巖體在地應(yīng)力場作用下處于相對(duì)平衡狀態(tài)。局部礦體被采出后，在巖體內(nèi)部形成一個(gè)采空區(qū)，導(dǎo)致周圍巖體應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，引起應(yīng)力重分布，從而使巖體產(chǎn)生移動(dòng)變形和破壞，直至達(dá)到新的平衡。隨著采礦工作的進(jìn)行，這一過程不斷重復(fù)。它是一個(gè)十分復(fù)雜的物理、力學(xué)變化過程，也是巖層產(chǎn)生移動(dòng)和破壞過程，這一過程和現(xiàn)象稱為巖層移動(dòng)。巖層移動(dòng)形式

（一）彎曲，這巖層移動(dòng)的主要形式。當(dāng)?shù)叵麻_采后，從直接頂板開始沿層面法線方向彎曲，直到地表。

（二）巖層的垮落（或稱冒落）。當(dāng)煤層采出后，采空區(qū)附近上方巖層彎曲而產(chǎn)生拉伸變形。當(dāng)拉伸變形超過巖層的允許抗拉強(qiáng)度時(shí)，巖層破碎成大小不一的巖塊，冒落充填于采空區(qū)。此時(shí)，巖層不再保持其原有的層狀結(jié)構(gòu)。這是巖層移動(dòng)過程中最劇烈的形式，通常只發(fā)生在采空區(qū)直接頂板巖層中。

（三）煤的擠出（又稱片幫）。采空區(qū)邊界煤層在支承壓力作用下，一部分被壓碎擠向采空區(qū)，這種現(xiàn)象稱為片幫。由于增壓區(qū)的存在，煤層頂?shù)装鍘r層在支承壓力作用下產(chǎn)生豎向壓縮，從而使采空區(qū)邊界以外的上覆巖巖層和地表產(chǎn)生移動(dòng)。

（四）巖石沿層面的滑移。在開采傾斜煤層時(shí)，巖石在自重力的作用下，除產(chǎn)生沿層面法線方向的彎曲外，還會(huì)產(chǎn)生沿層面方向的移動(dòng)。巖層傾角越大，巖層沿層面滑移越明顯。沿層面滑移的結(jié)果，使采空區(qū)上山方向的部分巖層受拉伸，甚至剪斷，而下山方向的部分巖層受壓縮。

（五）垮落巖石的下滑（或滾動(dòng)）。煤層采出后，采空區(qū)為冒落巖塊所充填。當(dāng)煤層傾角較大，而且開采自上而下順序進(jìn)行，下山部分煤層繼續(xù)開采而形成新的采空區(qū)時(shí)，采空區(qū)上部垮落的巖石可能下滑而充填新采空區(qū)，從而使采空區(qū)上部的空間增大，下部空間減小，使位于采空區(qū)上山部分的巖層移動(dòng)加劇，而下山部分的巖層移動(dòng)減弱。

（六）底板巖層的隆起。當(dāng)?shù)装鍘r層較軟時(shí)，在煤層采出后，底板在垂直方向減壓，水平方向受壓，導(dǎo)致底板向采空區(qū)方向隆起。巖層移動(dòng)的三帶

（一）冒落帶(Cavingzone)冒落帶是指用全部垮落法管理頂板時(shí)，回采工作面放頂后引起煤層直接頂巖層產(chǎn)生破壞的范圍。冒落帶內(nèi)巖層破壞的特點(diǎn)為：冒落巖塊大小不一；無規(guī)則地堆積在采空區(qū)內(nèi)；冒落巖塊間空隙較大，連通性好，易導(dǎo)水、導(dǎo)砂。具：碎脹性、可壓縮性。分：不規(guī)則冒落帶、規(guī)則冒落帶。（二）裂縫帶（斷裂帶）(Fracturedzone)裂縫帶是指在采空區(qū)覆巖中產(chǎn)生裂縫、離層及斷裂，但仍保持層狀結(jié)構(gòu)的那部分巖層。位于冒落帶之上。其特征為：巖層不僅產(chǎn)生垂直于層理面的裂縫或斷裂，還產(chǎn)生順層理面的離層裂縫，易導(dǎo)水。分：嚴(yán)重?cái)嗔褞?、一般斷裂帶、微小斷裂帶。冒落帶和裂縫帶合稱為冒落裂縫帶，或?qū)芽p帶(Waterconductedzone)。（三）彎曲帶(Saggingzone)（整體移動(dòng)帶）彎曲帶位于裂縫帶之上直至地表。其移動(dòng)特點(diǎn)為：巖層的移動(dòng)過程是連續(xù)而有規(guī)律的，并保持其整體性和層狀結(jié)構(gòu)，不存在或極少存在離層裂縫；彎曲帶頂面（地表）有時(shí)產(chǎn)生一些拉伸裂縫，一般到一定深度尖滅。開采沉陷地下采礦引起巖層移動(dòng)和地表沉陷的現(xiàn)象和過程。影響因素：地質(zhì)因素、水文因素、環(huán)境因素、