第4章 防治煤炭自燃技術(shù)(1-2 5-6)

第四章防治煤炭自燃技術(shù)礦井火災(zāi)防治工作中的指導(dǎo)方針:“預(yù)防為主、綜合治理”第四章防治煤炭自燃技術(shù)原理：氧氣：降低氧氣含量（N2、CO2等）減少漏風(fēng)（系統(tǒng)優(yōu)化減阻降壓、局部堵漏、均壓等）可燃物：減少丟煤量（合理開拓布局和開采工藝等）熱源：漿、水、液態(tài)CO2、凝膠、三相泡沫等消除燃燒三要素中的任何一個或全部可燃物源熱氧氣漿、凝膠、三相泡沫同時具備隔氧、降溫的功能煤炭自燃防治思路:首先必須從系統(tǒng)設(shè)計著手，掌握較準(zhǔn)確的煤層埋藏地質(zhì)條件，優(yōu)化礦井開拓系統(tǒng)，合理確定開采方法、工藝及巷道支護方式；在開采中有效控制礦山壓力、減少煤體破碎，實現(xiàn)少丟煤、快開采和快隔離；同時加強通風(fēng)管理、少漏風(fēng)。

根據(jù)礦井的條件，因地制宜，合理選用防治自燃火災(zāi)的技術(shù):均壓堵漏、注漿、灑阻化劑、注惰氣、注凝膠和泡沫材料等。第四章防治煤炭自燃技術(shù)煤層自燃防治煤層自燃基礎(chǔ)參數(shù)的測試自燃危險區(qū)域的判別煤自燃傾向性煤層指標(biāo)氣體煤層自燃難易程度煤層自燃早期預(yù)測預(yù)報自燃發(fā)展程度判別現(xiàn)場實測計算機模擬確定自燃危險區(qū)域防滅火方案的制定與實施防滅火技術(shù)的選擇防治方案的制定指導(dǎo)第一節(jié)防治煤炭自燃的開采技術(shù)措施合理的開拓系統(tǒng)、巷道支護方式和開采方法對于防止煤自然發(fā)火起決定性作用。通過優(yōu)化礦井開拓系統(tǒng)、改革巷道支護方式、采用合理的開采方法和先進的開采裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)礦井漏風(fēng)小、巷道高冒少、丟煤少和快速開采，改變煤層易自然發(fā)火的被動局面。

對開采易自然發(fā)火煤層，從防止自然發(fā)火的角度出發(fā)，對開拓、開采的要求是：最小的煤層暴露面、最大的煤炭回收率、最快的回采速度、易于隔絕的采區(qū)、正規(guī)的開采方式及合理的開采順序。一、采用合理的礦井開拓和巷道布置

礦井的開拓和巷道布置跟自然發(fā)火之間有著密切的關(guān)系，開采自燃傾向性強的煤層時，在礦井設(shè)計、巷道布置以及在開采順序上都要充分考慮到防滅火的要求，為防滅火工作創(chuàng)造必要的前提條件，以期達到防患于未然的目的。1、優(yōu)化礦井設(shè)計簡化巷道布置；規(guī)范巷道設(shè)計；盡量不打或少打輔助巷道，避免其對煤層或區(qū)段采場完整性的破壞；盡量減少區(qū)段巷道聯(lián)絡(luò)巷、切眼聯(lián)絡(luò)巷等形式的各類聯(lián)絡(luò)巷，使區(qū)段巷道構(gòu)成簡單化；巷道布置設(shè)計時，要保證采區(qū)間和工作面間相對獨立的并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)，并且要保證采區(qū)和生產(chǎn)區(qū)段間有可靠的反風(fēng)自救系統(tǒng)；必須合理確定區(qū)段煤柱、停采線煤柱等各類煤柱的參數(shù)，切實做到既不浪費資源又能確保安全；煤柱過窄就易造成片幫、煤體破碎、漏風(fēng)、采空區(qū)容易熱量積聚，并且喪失對巷道的保護作用，過寬就會造成資源浪費，同時在采空區(qū)遺留下大量浮煤為以后的自燃防治帶來隱患；開采易自燃和自燃的急傾斜煤層用垮落法控制頂板時，在主石門和采區(qū)運輸石門上方，必須留有隔離煤柱，在采區(qū)結(jié)束前禁止開采煤柱。

神東礦區(qū)在新建、改擴建礦井設(shè)計中，就嚴(yán)格按照礦井防滅火工作的需要，提出了以下要求：（1）在新布置的采煤工作面靠大巷側(cè)留有50m以上的永久煤柱；（2）綜采工作面為避免多個采空區(qū)連成一片，在一定的區(qū)域范圍（一般為3個面）留有40m的隔離煤柱；（3）綜采面順槽用連采機雙巷掘進時，聯(lián)巷之間的間距都保持在55m以上；（4）采高設(shè)計時，極力避免拋頂煤、丟底煤情形的出現(xiàn)，不能一次采全高的工作面原則上頂煤留設(shè)厚度不能大于40cm。這些要求的嚴(yán)格落實，對該礦區(qū)防止煤炭自燃起到了十分重要的作用。1、優(yōu)化礦井設(shè)計2、合理進行巷道布置

總體原則：開采自燃煤層的礦井或采區(qū)在初期設(shè)計時應(yīng)（1）簡化巷道布置，規(guī)范巷道設(shè)計，應(yīng)盡量不打或少打輔助巷道，避免其對煤層或區(qū)段采場完整性的破壞；（2）盡量減少各類形式的聯(lián)絡(luò)巷，使區(qū)段巷道構(gòu)成簡單化，對于那些必需的巷道要合理地進行布置。采用巖石巷道區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置合理安排采掘關(guān)系具體表現(xiàn)為：1）采用巖石巷道《規(guī)程》第二百二十九條規(guī)定：

對開采容易自燃和自燃的單一厚煤層或煤層群的礦井，集中運輸大巷和總回風(fēng)巷應(yīng)布置在巖層內(nèi)或不易自燃的煤層內(nèi)；如果布置在容易自燃和自燃的煤層內(nèi)，必須砌碹或錨噴，碹后的空隙和冒落處必須用不燃性材料充填密實，或用無腐蝕性、無毒性的材料進行處理。柴里煤礦開采8～12m的特厚煤層采用的U型區(qū)段集中巖巷布置1－分層工作面；2－分層煤巷；3－溜煤眼；4－傾斜聯(lián)絡(luò)巷；5－巖石集中運輸巷；6－巖石聯(lián)絡(luò)巷；7－分層回風(fēng)巷；8－巖石集中回風(fēng)巷；9－調(diào)壓風(fēng)窗甘肅窯街、山東棗莊的柴里煤礦在開采易燃的厚煤層時，均采用了形式基本相同的巖石上山和集中運輸巷、回風(fēng)巷，從而擺脫了自然發(fā)火的被動局面。區(qū)段集中巖巷由作為向工作面進風(fēng)的巖石集中運輸巷和作為回風(fēng)運料的巖石集中回風(fēng)巷以及連通它們之間的巖石聯(lián)絡(luò)巷共同組成，位于煤層底板巖層距煤層10～15m的地方。每一組區(qū)段集中巷都要服務(wù)于該區(qū)段內(nèi)4～5個分層的回采，區(qū)段巖巷通過傾斜聯(lián)絡(luò)巷（即聯(lián)絡(luò)上山）穿入煤層與每一回采分層聯(lián)系，傾斜聯(lián)絡(luò)巷沿走向分布相距150m。當(dāng)回采工作面推過一組聯(lián)絡(luò)上山之后，即啟用下一組聯(lián)絡(luò)上出。區(qū)段集中巖巷服務(wù)于運輸、注漿、排水以及調(diào)整采空區(qū)兩端的風(fēng)壓差而減少漏風(fēng)。

這種巷道布置方式的優(yōu)點是便于組織生產(chǎn)，安排掘進回采，提高回收率，而且巷道維護量少，易于實施均壓防火措施，可有效減少漏風(fēng)，防止采空區(qū)的浮煤自燃。因此，對于采用多分層回采的厚煤層及近距離煤層群開采是適宜的。區(qū)段巷道內(nèi)錯式布置1－易然隅角；2－下分層運輸機巷；3－下區(qū)段回風(fēng)巷；區(qū)段巷道外錯式布置1－外錯分層巷；2－虛實交接帶；3－上分層采過后，L區(qū)段頂煤冒落造成的易燃帶2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置近水平或緩斜特厚煤層分層開采，區(qū)段巷道的布置有內(nèi)錯和外錯兩種基本形式。區(qū)段煤巷內(nèi)錯式布置在采空區(qū)內(nèi)上下分層巷道形成的階梯煤柱易于破碎，容易造成漏風(fēng)以至采空區(qū)浮煤氧化自熱，形成易自燃區(qū)域；而外錯式布置，則在下分層回采時煤巷容易冒落堆積也易造成易自燃區(qū)域。解決辦法？防火存在問題但是，將各分層巷道垂直重疊布置則可以較少甚至不留煤柱，消除了采空區(qū)浮煤自燃的基本條件，減小了煤自燃的可能性。區(qū)段巷道垂直布置

1－分層回風(fēng)巷；2－分層運輸巷2）區(qū)段煤巷采用垂直重疊布置3）合理安排采掘關(guān)系

在傾斜煤層單一長壁工作面，一般情況下都是上區(qū)段運輸巷和下區(qū)段回風(fēng)巷同時掘進，而且兩巷道之間還要開一些聯(lián)絡(luò)巷，如圖所示。隨著工作面推進，聯(lián)絡(luò)巷和區(qū)段內(nèi)煤柱遺留在采空區(qū)內(nèi)。在這種情況下，聯(lián)絡(luò)巷一般很難密封嚴(yán)實，煤柱極易壓碎，自然發(fā)火頻繁。上下區(qū)段分采同掘1－工作面運輸巷；2－下區(qū)段工作面回風(fēng)巷；3－聯(lián)絡(luò)巷如何解決存在問題上下區(qū)段分采分掘1－工作面運輸巷；2－下區(qū)段工作面回風(fēng)巷另外，對分層開采，應(yīng)避免前采后掘和采后即掘。前采后掘會加劇采空區(qū)漏風(fēng)供氧強度，促成遺煤自燃。采后即掘也不合理，采空區(qū)沒有一個充分冷卻壓實的過程就緊跟下分層掘進，無疑為采空區(qū)提供了一個連續(xù)供氧的環(huán)境，不利于防治自然發(fā)火。解決方法：采取上下區(qū)段進風(fēng)和回風(fēng)巷道分開掘進，不同時進行，也不使兩巷聯(lián)通，那么就可以避免這種類型的自然發(fā)火，如圖所示。但是，對于下分層區(qū)段巷道同時掘進，還應(yīng)盡量保持上下順槽相同通風(fēng)壓力，否則順槽掘進期間上分層采空區(qū)會存在嚴(yán)重的自然發(fā)火危險。二、堅持合理的開采方法和開采順序開采方法和開采順序的合理與否不僅關(guān)系到一個礦井生產(chǎn)能力的高低和效益的好壞，而且對礦井火災(zāi)的防治意義重大。1、采用合理的采煤方法合理的采煤方法能夠提高礦井先天的抗自然發(fā)火能力，起到很好的預(yù)防煤炭自燃的作用。多年來的實踐表明，降低煤層自然發(fā)火的可能性應(yīng)從以下幾個方面著手：（1）少丟煤或不丟煤；（2）控制礦山壓力、減少煤柱破裂；（3）避免上行回采，遵循先采上煤層，再采下煤層的正?；夭身樞颍唬?）合理布置采區(qū)；（5）回采時應(yīng)盡量避免過分破碎煤體；（6）加快工作面回采速度，使采空區(qū)自熱源難以形成；（7）及時密閉已采區(qū)和廢棄的舊巷；（8）注意選擇回采方向，不使采區(qū)回風(fēng)巷過分受壓或長時間維護在

煤柱里。

采用長壁式采煤法，根據(jù)具體情況輔以相應(yīng)的技術(shù)措施，可基本達到上述要求。

原因：長壁式采煤法巷道布置簡單，回采率高，防火安全性好，特別是綜合機械化采煤的長壁工作面，回采速度快、生產(chǎn)集中、單產(chǎn)高，在相同產(chǎn)量的情況下，煤壁暴露時間短，采空區(qū)頂板冒落及時、壓實程度好，遺煤與漏風(fēng)接觸時間短。因此，對防止自然發(fā)火十分有利。1、采用合理的采煤方法目前應(yīng)用較為廣泛的兩種長壁式采煤方法是綜采和綜采放頂煤開采。從自然發(fā)火的角度考慮綜采和綜采放頂煤各自的優(yōu)缺點是什么？

對于一次采全高的煤層，綜采由于其回采率高，推進速度快，相比綜采放頂煤開采在防止自然發(fā)火方面有著明顯的優(yōu)勢。但對于易自燃厚煤層的開采，是選擇分層綜采還是綜采放頂煤開采卻是一個值得認(rèn)真探討的問題。實例：兗州礦區(qū)在采用分層綜采開采易自燃厚煤層的過程中，礦區(qū)共發(fā)生與分層綜采相關(guān)聯(lián)的自然發(fā)火隱患37次，其中發(fā)生在本分層采空區(qū)8次，頂鄰或側(cè)鄰采空區(qū)29次（其中停采線16次，順槽、切眼、溜煤眼、聯(lián)絡(luò)巷等處12次，采空區(qū)中部僅1次）。發(fā)火特點：分層綜采開采易自燃厚煤層時自然發(fā)火一般存在發(fā)火的空間分布規(guī)律和時間分布規(guī)律。

發(fā)火的空間分布規(guī)律是采空區(qū)中部發(fā)火的機率低，采空區(qū)周邊發(fā)火的機率高，即“兩道兩線”易發(fā)火；

發(fā)火的時間分布規(guī)律為本分層回采時引起本分層采空區(qū)發(fā)火的幾率低，下分層回采時，引起頂鄰或相鄰采空區(qū)發(fā)火的幾率高。綜采1、采用合理的采煤方法自然發(fā)火的原因：

一，分層綜采面本面采空區(qū)浮煤，在開采當(dāng)時屬初次氧化，經(jīng)歷的氧化時間也較短，而與之相鄰的采空區(qū)中的浮煤暴露在有氧的環(huán)境中已有較長時間，經(jīng)過一定時間的氧化，浮煤的溫度有所升高，煤的氧化活性增強，若再次與因開采造成的漏風(fēng)供給的氧氣相接觸，顯然從再次供氧之日到自燃之日所經(jīng)歷的時間要比原生煤體的發(fā)火期短，更容易被氧化和自然發(fā)火，因此，相鄰采空區(qū)比本面采空區(qū)在自然發(fā)火頻率上要高；

二，易自燃厚煤層分層綜采時，同一區(qū)段需經(jīng)多次方能全部采出，對于相鄰采空區(qū)而言，其漏風(fēng)作用時間總是比本面采空區(qū)漏風(fēng)作用時間要長，因而導(dǎo)致相鄰采空區(qū)發(fā)火頻率要比本面采空區(qū)高。一般地說，相鄰（尤其是頂鄰）采空區(qū)停采線兩端風(fēng)壓差最大，漏風(fēng)為定點漏風(fēng)且時間較長，因而停采線的自燃危險性最大。綜采1、采用合理的采煤方法綜采放頂煤開采一次采全高，消除了分層綜采時頂鄰采空區(qū)的自燃威脅，僅存在側(cè)鄰采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的可能性。綜采放頂1、采用合理的采煤方法綜放工作面煤損失分布示意圖①－割煤損失；②－巷道頂煤損失；③－端頭支架不放煤損失；④－放煤步距損失；⑤－架間脊背損失；⑥－放煤工藝損失由于在綜放開采方式下，漏風(fēng)作用于側(cè)鄰采空區(qū)的時間較分層開采時漏風(fēng)作用于側(cè)鄰采空區(qū)時間要短，因而綜放開采時相鄰（側(cè)鄰）采空區(qū)（特別是停采線）的自燃危險性要比分層綜采時低得多。但是綜采放頂煤開采往往由于端頭支架上的頂煤不能放出，呈破碎狀態(tài)堆積在采空區(qū)，并經(jīng)過初次氧化，有著良好的聚熱條件，當(dāng)相鄰綜放面沿空準(zhǔn)備及正?；貋頃r，其漏風(fēng)恰好從堆積碎煤的中部穿過，必將導(dǎo)致此處的自燃危險性大大增加。綜放工作面丟煤包括割煤損失、頂煤損失、端頭支架不放煤損失、放煤步距損失、架間脊背損失和放煤工藝損失，其丟煤的嚴(yán)重程度遠遠大于分層綜采。綜采放頂1、采用合理的采煤方法綜放工作面自燃危險性介于分層開采時本分層工作面自燃危險性與下分層及相鄰工作面自燃危險性之間。原因是由于：綜放開采時，其本面采空區(qū)自燃危險性有所增加；其相鄰采空區(qū)“兩線”的自燃危險性降低，而“兩道”的自燃危險性有所加強。但是，只要保持綜放面快速推進，并加強相鄰采空區(qū)周邊地帶的防滅火工作。因此，從防止自然發(fā)火的角度考慮，綜采放頂煤開采由于只揭露煤層一次，在減少浮煤的供氧時間和采空區(qū)的漏風(fēng)方面要優(yōu)于分層綜采。實踐中，易自燃厚煤層開采方式方法的確定是一個較復(fù)雜的問題，涉及到煤層賦存條件、煤體硬度等諸多因素，需要權(quán)衡各方面的利弊之后作出選擇。綜采放頂1、采用合理的采煤方法1、采用合理的采煤方法頂板巖性松軟、易冒落、碎脹比大，采用全部陷落法管理頂板，對開采易自燃煤層防止自燃火災(zāi)較好。因為充填密實，漏風(fēng)擴展范圍小，采空區(qū)遺留浮煤與空氣接觸的時間短，難以形成自燃。頂板巖層堅硬，冒落塊度大，采空區(qū)漏風(fēng)擴展范圍大，與遺留浮煤長期接觸，易于造成自燃。合理的頂板管理方法2、采用無煤柱開采留煤柱開采不但浪費煤炭資源，而且遺留在采空區(qū)中的煤柱也帶來了煤炭自燃的安全隱患。無煤柱開采能夠減少巷道遺煤，從根本上消除煤炭自燃的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而也就消除了煤炭自燃隱患。無煤柱開采是上世紀(jì)六十年代開始，七十年代發(fā)展成熟的一項技術(shù)，目前許多礦井已經(jīng)成熟應(yīng)用的一種開采方法，不僅可以大幅度減少煤損，獲得了良好的經(jīng)濟技術(shù)效益，而且在防止煤柱自然發(fā)火方面，取得了卓越的成效。在特厚煤層的開采中，將水平大巷采區(qū)上山，區(qū)段集中運輸巷和回風(fēng)巷均布置在煤層底板巖石里，采用跨越回采，取消水平大巷煤柱、采區(qū)上（下）山煤柱，采用沿空留巷或掘巷，取消區(qū)段煤柱、采區(qū)區(qū)間煤柱；采用傾斜長壁仰斜推進等措施，并輔以巷旁隔離，采空區(qū)灌水，停采線局部區(qū)域注漿充填、及時封閉、均壓通風(fēng)等措施，則采空區(qū)自然發(fā)火是可以完全有效控制的。

適用條件：無煤柱開采主要應(yīng)用于煤層頂板比較堅硬，礦壓不是很大的工作面開采。

注意事項：要加強巷道的維護，避免巷道因礦壓顯現(xiàn)加劇而發(fā)生冒頂；沿空側(cè)的巷道容易向鄰近采空區(qū)（尤其是停采線附近）漏風(fēng)，所以應(yīng)采取有效的漏風(fēng)通道封堵措施，以防止引起鄰近采空區(qū)自燃；隨著工作面的開采，臨近工作面的采空區(qū)會連成一片，這給防治煤炭自然發(fā)火和瓦斯帶來了很大的難度，因此每隔3～4個面（視各面采空區(qū)大小而定）要留有40m以上的隔離煤柱；盡可能的提高煤炭回收率，如果采空區(qū)大量丟煤，無煤柱開采也就失去了其對煤炭自燃防治的意義。2、采用無煤柱開采

1）在中央并列式通風(fēng)的礦井，開采易燃煤層時應(yīng)采用由邊界后退的開采順序過去的一些礦井，由于過分的強調(diào)快出煤、早出煤的要求，以致在中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，開采易自燃的厚煤層礦井，主付井筒貫通之后，就在靠近衛(wèi)業(yè)廣場煤柱邊緣市置工作面采煤。隨著回采的推進和擴展，大片采空區(qū)遺留在通風(fēng)的高負(fù)壓區(qū)段，漏風(fēng)很難杜絕，以致自燃火災(zāi)頻頻發(fā)生，生產(chǎn)十分被動。因此，在中央并列式通風(fēng)的礦井，開采易燃煤層時最好采用由邊界后退的開采順序。

3、堅持正規(guī)的回采順序厚煤層開采，應(yīng)先采上分層后采下分層。煤層群開采，有的礦井單純追求近期效益，常常是先吃“肥肉”后啃“骨頭”，就是說違背正常的自上而下依次開采的順序，先采厚煤層，后采薄及中厚煤層，以致破壞了上下鄰近煤層的完整性，為日后開采防止自然發(fā)火制造了困難。

2）煤層應(yīng)采用“由上向下”的開采方式厚煤層由上向下開采煤層群由前向后開采4）堅持有切眼逐序回采的開采順序

堅決杜絕一個工作面沿走向提腰斬斷，分成二個工作面，同時開采。一前一后，產(chǎn)量成倍增長。但是巷道難以維護，前部工作面采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，后部工作面無風(fēng)，采空區(qū)內(nèi)遺留孤島煤柱。這就為自然發(fā)火創(chuàng)造了條件。3）區(qū)段開采方式上山采區(qū)正常的回采順序應(yīng)該是先采上區(qū)段，后采下區(qū)段，下山采區(qū)價恰相反。然而由于采掘失調(diào)，生產(chǎn)工作面接替緊張，又單純追求快出煤，以致在有的礦井出現(xiàn)反其道而行的現(xiàn)象。其結(jié)果是上(下)山巷道維護在采空區(qū)內(nèi)，斷面受壓縮小，通風(fēng)阻力增大，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，自然發(fā)火頻繁。區(qū)段“由上向下”開采工作面應(yīng)采用后退式工作面沿走向提腰斬斷4、快速開采

工作面推進速度是影響自然發(fā)火期程度的重要因素之一?；夭善陂g，加快回采速度，使氧化自熱區(qū)在較短的時間內(nèi)變?yōu)橹舷^(qū)，可以有效地減少自燃發(fā)展階段漏風(fēng)量對煤氧化的作用時間，降低自然發(fā)火頻率；回采工作面結(jié)束后的停采撤架期間，通風(fēng)系統(tǒng)變化較大，風(fēng)流不穩(wěn)定，個別區(qū)域常處于微風(fēng)或無風(fēng)狀態(tài)，這就極易造成停采線浮煤自然發(fā)火事故，因此應(yīng)加快撤架和封閉采空區(qū)速度。

實例：神東礦區(qū)在防治井下煤自然發(fā)火的工作中，對采煤工作面堅持“快掘、快采、快撤、快閉”的原則，即各主要采煤面充分發(fā)揮現(xiàn)代化設(shè)備的效能，基本實現(xiàn)高產(chǎn)、高效，各主采工作面月推進速度普遍超過400m，綜采面搬架（安裝、回撤）一般為7～10天并且在回撤過程中，預(yù)留出建筑密閉的位置，所有設(shè)備、材料等回撤結(jié)束后，及時進行永久性封閉。這些快速開采技術(shù)有效地防止了采空區(qū)煤炭自然發(fā)火。三、控制礦山壓力、減少煤體破碎煤只有在破碎的狀態(tài)下才能形成較大的表面積與氧氣接觸而發(fā)生氧化生熱。因此，減輕煤體的破碎程度是防止煤炭自然發(fā)火的一個重要途徑。礦山壓力是煤體破碎程度的一主要影響因素。進行掘進和回采工作時，由于破壞了原始的應(yīng)力平衡狀態(tài)，引起巖體內(nèi)部應(yīng)力的重新分布，即形成礦山壓力。在礦山壓力的作用下會形成如煤巖體及支護物的變形、破壞、塌落等礦山壓力顯現(xiàn),易造成破碎巖體體積膨脹，在合適的漏風(fēng)條件下，增加了煤層自然發(fā)火的可能性。因此，控制礦山壓力、減少煤體破碎是防止煤層自然發(fā)火的一個有效途徑。1）加強巷道頂板支護2）分層開采下分層頂板管理途徑：1）加強巷道頂板支護巷道冒頂區(qū)是厚煤層開采過程中易自然發(fā)火的主要地點之一。其產(chǎn)生的原因就是礦山壓力控制不當(dāng)、煤體破碎嚴(yán)重。所以，控制礦山壓力、杜絕巷道頂煤冒落是避免巷道冒頂區(qū)自然發(fā)火的重要途徑。

技術(shù)措施：做好對巷道周幫的支護工作。如錨網(wǎng)支護技術(shù)。錨網(wǎng)支護是一種錨桿和網(wǎng)（金屬或其他阻燃材料）的聯(lián)合支護方式。錨網(wǎng)支護示意圖優(yōu)點：與傳統(tǒng)的架棚支護方式相比，錨網(wǎng)支護具有支護及時、初撐力高、處理局部冒頂適應(yīng)性強、封包性好等優(yōu)點，是一種防止巷道掘進冒頂及頂煤自燃的有效技術(shù)手段，錨網(wǎng)支護技術(shù)的廣泛應(yīng)用，大大降低了易燃厚煤層內(nèi)頂板自然發(fā)火的次數(shù)。兗州興隆莊煤礦采用錨網(wǎng)支護的巷道最大變形量僅有24mm，巷道頂煤平均松動范圍小于1m，頂煤沒有出現(xiàn)明顯離層，無1m以上冒頂，巷道冒頂問題得到徹底治理，由于沒有碎煤堆積，從根本上杜絕了綜放巷道頂煤自燃的問題。兗州東灘煤礦采用錨網(wǎng)支護后也極大地改變了過去煤層巷道易自然發(fā)火的被動局面，礦井自然發(fā)火次數(shù)大幅度減少。應(yīng)用三、控制礦山壓力、減少煤體破碎2）分層開采下分層頂板管理原因：分層開采一般采取自上而下的冒落式開采，上分層的底板將成為下分層的頂板，開采下分層時，如果頂板不夠密實將會造成向上分層采空區(qū)的漏風(fēng)，從而帶來自燃隱患解決措施：頂板固化：一是利用礦山地質(zhì)條件加速形成自然的假頂，適宜的自然頂板形成條件為：頂板中泥巖成分含量高于40％，并有較高的溫度或者充足的水分，但是這種條件達到比較困難；二是將某種固化材料（如水泥）注入頂板，凝固而成，固化再生的頂板厚度不能低于0.5～0.9m。柔性的人工假頂：通常利用金屬網(wǎng)鋪設(shè)成，網(wǎng)鋪設(shè)要平直，緊貼巖壁。為保證搭接，盤條網(wǎng)相鄰兩邊作鉤，用于鉤掛連接，再用φ10mm鐵絲加固連接，最后用托板壓緊金屬網(wǎng)。金屬網(wǎng)的規(guī)格尺寸等參數(shù)根據(jù)礦壓情況以及現(xiàn)場施工方便等因素選取。四、合理的通風(fēng)系統(tǒng)合理的通風(fēng)系統(tǒng)是指：礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)分區(qū)通風(fēng)、通風(fēng)阻力小、風(fēng)流穩(wěn)定可靠、通風(fēng)設(shè)施布置合理。作用：可以大幅度降低或消除自然發(fā)火的供氧與蓄熱條件發(fā)生火災(zāi)及時控制火情、防止災(zāi)害蔓延和減少災(zāi)變損失1、風(fēng)網(wǎng)簡單、結(jié)構(gòu)合理（1）開采自燃煤層的大中型礦井，以中央分列式和兩翼對角式通風(fēng)方式為好。采區(qū)封閉后可以調(diào)節(jié)其壓力，從而消除主要通風(fēng)機風(fēng)壓的影響；二是便于災(zāi)變時，進行通風(fēng)控制，防止主井進風(fēng)流發(fā)火影響全礦井。（2）在易自燃煤層的在礦井中，應(yīng)極力避免主進、回風(fēng)巷在近距離內(nèi)布置，要避免在同一標(biāo)高，以免煤柱壓裂漏風(fēng)供氧而導(dǎo)致自然發(fā)火。（3）采區(qū)分區(qū)通風(fēng)，即采區(qū)之間是并聯(lián)風(fēng)路，而不應(yīng)是串聯(lián)，應(yīng)盡量避免角聯(lián)；采區(qū)內(nèi)盡量采用串聯(lián)風(fēng)路，工作面推進保持后退式。（4）保持主要通風(fēng)機與風(fēng)網(wǎng)匹配主要通風(fēng)機與風(fēng)網(wǎng)匹配就是指主要通風(fēng)機運行的工況點位于高效區(qū)內(nèi)。礦井的通風(fēng)阻力分布應(yīng)合理，如果回風(fēng)區(qū)段的阻力占總阻力的60％以上時，則應(yīng)采取減阻措施。2、合理的通風(fēng)設(shè)施布置

為了保證井下各個用風(fēng)地點得到所需風(fēng)量，需在通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置一些通風(fēng)構(gòu)筑物（如風(fēng)橋、擋風(fēng)墻、風(fēng)門等），以控制風(fēng)流的方向和數(shù)量，但要防止它們造成大量漏風(fēng)或風(fēng)流短路。因此，必須優(yōu)化通風(fēng)構(gòu)筑物的布置，合理選擇位置，保證施工質(zhì)量，嚴(yán)格管理制度。否則會破壞通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并會帶來嚴(yán)重的后果。

設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門前后的壓力分布狀況a-調(diào)節(jié)風(fēng)門安設(shè)于封閉火區(qū)進出風(fēng)兩端之間；b-調(diào)節(jié)風(fēng)門移到封閉火區(qū)進出風(fēng)兩端之外；1-安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門前壓力坡度線；2-安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門后壓力坡度線；3-大氣壓力為零的基準(zhǔn)

3、合理的工作面通風(fēng)方式開采自燃煤層時，采場通風(fēng)系統(tǒng)是否合理，對防治煤炭氧化自燃具有極為重要的作用。自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井，應(yīng)該采取能夠降低進回風(fēng)側(cè)壓差，減少向采空區(qū)漏風(fēng)的通風(fēng)方式。常見的工作面通風(fēng)方式主要有U型、W型、Y型三種通風(fēng)方式。（1）工作面U型通風(fēng)

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、巷道施工維護量小、風(fēng)流穩(wěn)定、便于管理等特點。缺點：傾向較長的易自燃煤層工作面，采用U型通風(fēng)系統(tǒng)，進回風(fēng)側(cè)壓差較大易造成向采空區(qū)漏風(fēng)的狀況，不利于防止煤炭自燃。3、合理的工作面通風(fēng)方式

U型通風(fēng)是我國大多數(shù)工作面采取的通風(fēng)方式，一般是下平巷進風(fēng)，上平巷回風(fēng)。（2）工作面W型通風(fēng)W型通風(fēng)是掘三條平巷，上、下平巷進風(fēng)或回風(fēng)，中間平巷回風(fēng)或進風(fēng)，如圖所示。在近水平煤層的綜采工作面中應(yīng)用較廣。

優(yōu)點：①相鄰的兩個工作面共用一條進風(fēng)或回風(fēng)巷道，從而減少了采準(zhǔn)巷道的開掘和維護費用。②通風(fēng)網(wǎng)路屬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因而風(fēng)阻小，風(fēng)量大，漏風(fēng)量小，利于防火。③當(dāng)上下端平巷進風(fēng)，且設(shè)運輸機時，則在該巷中有回收安裝維修采煤設(shè)備的良好環(huán)境④當(dāng)中間平巷進風(fēng)且設(shè)運輸機時，既保證了運輸設(shè)備處于新鮮風(fēng)流中，又保證了進、回風(fēng)巷的總斷面比較接近。3、合理的工作面通風(fēng)方式缺點：通風(fēng)方式增加了掘進費用和巷道維護費用?；夭晒ぷ髅鎃型通風(fēng)系統(tǒng)如平莊古山二井西翼工作面將U型通風(fēng)改為W型通風(fēng)，工作面條件發(fā)生了明顯變化。采用U型通風(fēng)時，工作面壓差為56Pa，風(fēng)量為4.6m3/s，此時上隅角出現(xiàn)熱氣和煤油味。改W型通風(fēng)后，上下兩段工作面的壓差分別為30.4Pa和21.6Pa，通過的總風(fēng)量為9.1m3/s，煤的自燃征兆消失，一切恢復(fù)正常。（2）工作面W型通風(fēng)3、合理的工作面通風(fēng)方式例子（3）工作面Y型通風(fēng)Y型在采煤工作面上下端各設(shè)一條進風(fēng)道、另在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道優(yōu)點：①采空區(qū)的瓦斯，通過巷旁支護流入回風(fēng)平巷，該通風(fēng)方式較好地解決了回采工作面上隅角的瓦斯超限之患；②工作面上、下端均處于進風(fēng)流中，因此改善了作業(yè)環(huán)境；③實行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。3、合理的工作面通風(fēng)方式工作面Y型通風(fēng)系統(tǒng)將U型通風(fēng)改為Y型通風(fēng)，實質(zhì)是將串聯(lián)風(fēng)路改為并聯(lián)風(fēng)路，使工作面風(fēng)壓差下降，在一定程度上可減少向采空區(qū)漏風(fēng)，有利抑制采空區(qū)浮煤自燃，但是Y型通風(fēng)必須保證沿空巷巷壁的密閉性，否則反而更容易向采空區(qū)漏風(fēng)而加劇煤炭自燃。（3）工作面Y型通風(fēng)3、合理的工作面通風(fēng)方式4、減小礦井通風(fēng)阻力合理確定礦井通風(fēng)壓力，低瓦斯礦井負(fù)壓控制在2000Pa內(nèi)，高瓦斯礦井負(fù)壓控制在3000Pa內(nèi)，要努力做好礦井的“減阻降壓”工作，爭取實現(xiàn)低負(fù)壓通風(fēng)。如神東礦區(qū)某礦簡化通風(fēng)系統(tǒng)，將通風(fēng)阻力由3000Pa降低為1200Pa后礦井漏風(fēng)量由1250m3/min降低為650m3/min，基本杜絕了煤炭自然發(fā)火事故。

同時，對工作面合理分配風(fēng)量，進、回風(fēng)巷道盡量避免平面交叉，所有風(fēng)門都建筑兩道或兩道以上，人行風(fēng)門間距在5m以上，通車風(fēng)門保證一列車長度，堅決杜絕單道風(fēng)門或用擋風(fēng)簾代替調(diào)節(jié)風(fēng)門，以保證工作面風(fēng)流穩(wěn)定、安全、可靠。3、合理的工作面通風(fēng)方式5、加強日常通風(fēng)防滅火管理

對已回采的工作面采空區(qū)以及廢舊的巷道要做到及時封閉，對井下發(fā)火隱患地點采取措施，積極做好預(yù)測預(yù)報工作。要求每旬至少檢查一次采空區(qū)密閉的漏風(fēng)情況，每周檢查一次防火密閉內(nèi)、外溫度及有害氣體變化情況，對發(fā)火隱患較大的地點可根據(jù)具體情況每隔1～3天檢查一次，并隨時進行現(xiàn)場采樣，送分析室進行氣體化驗分析，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

對回采工作面開采線、停采線、進風(fēng)道、回風(fēng)道進行綜合治理是預(yù)防采空區(qū)自然發(fā)火最有效的措施?；夭晒ぷ髅骈_采線采取放震動炮強制放頂，使其冒落嚴(yán)實；回采工作面停采線必須回撤干凈，不留任何浮煤、木垛及其它可燃性支護材料。為了從根本上解決浮煤氧化，盡量降低采空區(qū)丟煤量，減少煤層暴露面。3、合理的工作面通風(fēng)方式第二節(jié)堵漏與均壓防滅火在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，只要風(fēng)路兩端間存在壓差，空氣就要流動，從高位能流向低位能，其漏風(fēng)量為：式中：Ql――漏風(fēng)風(fēng)路的漏風(fēng)量，m/s；

Rl

――漏風(fēng)風(fēng)路的風(fēng)阻，N·m2/s8；

△h――漏風(fēng)風(fēng)路起點與終點壓差，Pa；

n――流態(tài)指數(shù)，層流狀態(tài)下取n＝1；

紊流狀態(tài)下取n＝2；過渡態(tài)n值位于1和2之間。

破碎煤在適當(dāng)?shù)穆╋L(fēng)條件下就能夠發(fā)生煤炭自燃，減少漏風(fēng)、切斷供氧條件是控制煤炭自燃的重要手段

一、漏風(fēng)通道的風(fēng)阻越大越好，即Rl→+∞

，才能控制煤的自燃；

二、使漏風(fēng)通道兩端的壓差越小越好，即△h→0。

減少漏風(fēng)的方法：（1）堵漏（2）均壓

堵露是采用一些材料將一些漏風(fēng)通道進行封堵，增加漏風(fēng)風(fēng)阻使漏風(fēng)程度達到最??；

均壓則是采用某些調(diào)節(jié)措施，改變通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風(fēng)通道兩端的壓差，減少漏風(fēng)或不漏風(fēng)。第二節(jié)堵漏與均壓防滅火怎樣使得Ql

→0一、封堵漏風(fēng)

在煤炭氧化過程的熱平衡關(guān)系中，漏風(fēng)起兩個方面的作用：一、向煤提供氧化所必須的氧氣；二、帶走氧化生成的熱量。一般漏風(fēng)量較小，主要是向煤提供氧化所需要的氧氣，此時漏風(fēng)是造成煤炭自燃最為關(guān)鍵的影響因素。測定漏風(fēng)，找出漏風(fēng)通道和漏風(fēng)規(guī)律并進行堵漏是防止煤炭自燃的重要手段。第二節(jié)堵漏與均壓防滅火1、漏風(fēng)測定采用的技術(shù)：示蹤技術(shù)

定義：示蹤技術(shù)就是選擇具有一定特性的氣體做標(biāo)志氣體。利用風(fēng)流或漏風(fēng)作載氣，在能位較高的漏風(fēng)源釋放，在其可能出現(xiàn)的漏風(fēng)匯采集氣樣，分析氣體，確定標(biāo)志氣體的流動軌跡，判斷漏風(fēng)通道，根據(jù)標(biāo)志氣體濃度變化計算風(fēng)量或漏風(fēng)量。通常采用六氟化硫（SF6）作為示蹤氣體來檢測井下漏風(fēng)通道和漏風(fēng)量。1974年美國首次采用這一技術(shù)檢測井下漏風(fēng)，近些年我國也廣泛應(yīng)用這一技術(shù)來檢測工作面漏風(fēng)和礦井外部漏風(fēng)，證明它是—種測礦井漏風(fēng)有效的方法。

一、封堵漏風(fēng)SF6無色、無味、無嗅，是不燃惰性氣體。在擾動的空氣中可以迅速混合而均勻地分布在檢測空間內(nèi)。這種氣體不溶于水，無沉降，不凝結(jié)，不為井下物料表面所吸附，不與堿起作用，是一種良好的負(fù)電性氣體。SF6的檢出靈敏度高，使用帶電子捕獲器的氣相色譜儀或SF6檢漏儀均可有效地檢出（檢測精度可達8×10-12）。SF6在大氣與礦井環(huán)境中的本原含量極低，約為10-14～10-15g/mL可以方便、準(zhǔn)確地應(yīng)用SF6進行礦井漏風(fēng)檢測。SF6的特點1、漏風(fēng)測定一、封堵漏風(fēng)SF6是一種理想的示綜氣體。（1）瞬時釋放法

確定漏風(fēng)通道和漏風(fēng)速度。瞬時釋放法是指在漏風(fēng)通路的主要進風(fēng)口瞬時釋放一定量的SF6氣體，然后在幾個預(yù)先估計的漏風(fēng)通路出口采取氣樣，通過分析氣樣中是否含有SF6以及探測到SF6的間隔時間來確定漏風(fēng)通道和漏風(fēng)速度。SF6瞬時釋放法釋放方式示意圖1、漏風(fēng)測定一、封堵漏風(fēng)SF6示蹤技術(shù)測定方法：瞬時釋放SF6和連續(xù)穩(wěn)定釋放兩種檢漏法。例子：測試聯(lián)絡(luò)巷的漏風(fēng)情況。在聯(lián)絡(luò)巷前（巖石平巷中）A處釋放SF6，而在工作面進風(fēng)側(cè)B處和回風(fēng)側(cè)（回風(fēng)平巷中）C處采取氣樣。分析測點有無SF6和SF6出現(xiàn)的時間。來確定漏風(fēng)通道和漏風(fēng)速度。測定方法與步驟：①首先根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖分析可能的漏風(fēng)通道、漏風(fēng)源、漏風(fēng)出口；②在地面將SF6氣體裝入球膽，帶往選定的漏風(fēng)源處釋放SF6氣體；③在漏風(fēng)出口每隔一定時間用球膽或15mL的醫(yī)用針管采集氣樣；④將采集的氣樣送實驗室分析，測定SF6濃度。測定的儀器為氣相色

譜儀，配有電子捕獲檢測器，以及2m長的5?分子篩色譜柱；⑤根據(jù)氣樣分析結(jié)果確定漏風(fēng)狀況。一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)

①準(zhǔn)確把握第一次采樣時間。在綜合考慮SF6的釋放地點與采樣地點的距離、漏風(fēng)風(fēng)流的速度和SF6的擴散速度等因素的基礎(chǔ)上確定第一次采樣時間。一般講，小范圍的漏風(fēng)區(qū)域可在放樣5分鐘以后開始采樣，大范圍的漏風(fēng)區(qū)域不應(yīng)超過30分鐘。②合理安排采樣間隔時間。同一采樣地點需多次采取氣樣，兩次采樣的時間間隔初期可取5～10分鐘，后期可以長一些。一般講，同一采樣點采樣10次左右就足以檢測出SF6的最高濃度點。③及時分析樣品。樣品中SF6的濃度隨采樣時間的增長而降低，所以采集到氣樣后應(yīng)立即進行氣樣分析，最遲不能超過24h。④保證地面分析測試環(huán)境空氣清潔。開展測試工作前要先對分析儀器的環(huán)境進行通風(fēng)，確保該環(huán)境內(nèi)不得含有SF6。灌裝SF6的壓氣瓶一定不能與分析儀器放置在同一室內(nèi)。主要技術(shù)要點：一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)

實例：神華神東煤炭分公司補連塔煤礦煤層埋藏較淺，在回采工作面上方的地表出現(xiàn)裂縫，成為可能的漏風(fēng)通道。為了確認(rèn)是否有風(fēng)流從地面漏入采空區(qū)，確定采用SF6瞬時釋放技術(shù)補連塔煤礦進行了地面漏風(fēng)測定。補連塔礦3202工作面是正在回采的工作面，3201工作面是已封閉的工作面。分別在這兩個工作面對應(yīng)的地表裂隙處釋放SF6，并在3202工作面回風(fēng)隅角和3201工作面回撤通道采集氣樣。氣樣采集時間、氣樣分析結(jié)果如下表所示。一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)SF6釋放時間采樣地點采樣時間SF6濃度（×10-6）漏風(fēng)速度9:153202工作面回風(fēng)隅角（此處基巖厚度120m，表土10m）9:300.0563.1~8.7m/min9:440.0769:570.02810:15010:28010:44010:57011:15011:300神東補連塔礦3202工作面地面漏風(fēng)測定情況表一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)SF6釋放時間采樣地點采樣時間SF6濃度（ppb）漏風(fēng)速度9:503201工作面回撤通道（此處基巖厚度70m，表土10m）10:000.0752.0~8.0m/min10:150.16610:300.06710:45011:15011:30011:45012:00012:15012:30012:450神東補連塔礦3201工作面地面漏風(fēng)測定情況表一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)

通過漏風(fēng)測定，證實了補連塔煤礦確實存在地面漏風(fēng)。據(jù)此，神東公司制定了對這些礦井的地表裂隙進行填埋處理的堵漏措施并認(rèn)真落實，對地表漏風(fēng)的治理取得了良好的效果。一、封堵漏風(fēng)SF6瞬時釋放法測漏風(fēng)SF6瞬時釋放法簡單，易于實施，但不能用于漏風(fēng)風(fēng)量的定量測定。漏風(fēng)風(fēng)量的定量測定需采用SF6示綜氣體連續(xù)定量釋放的漏風(fēng)測定技術(shù)。

連續(xù)定量釋放SF6測定漏風(fēng)的原理：在需要檢測的井巷風(fēng)流中連續(xù)、定量、穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體順著風(fēng)流方向，沿途布點采取氣樣分析SF6氣體的濃度變化。如果沿途不漏風(fēng)或者向外漏風(fēng)，則沿途各點風(fēng)流中的SF6濃度保持不變；如果沿途向內(nèi)漏風(fēng)，則沿途各點風(fēng)流中的SF6濃度變化呈下降趨勢。通過對采樣點的SF6濃度變化的分析，即可求得漏風(fēng)量，從而找出漏風(fēng)規(guī)律。一、封堵漏風(fēng)SF6穩(wěn)定釋放法設(shè)在R處釋放SF6氣體，在S點處采取氣樣。若SF6的釋放流量為q

mL/min,若該氣樣經(jīng)分析后的SF6濃度為C，則通過該采樣點處巷道斷面的風(fēng)量Q（m3/min）可表示為：SF6連續(xù)定量測定漏風(fēng)原理簡圖一、封堵漏風(fēng)SF6穩(wěn)定釋放法通過多點采集氣樣的方式即可得出流經(jīng)這些采樣點處巷道斷面的風(fēng)量，風(fēng)量之差即為巷道對應(yīng)區(qū)間的漏風(fēng)量。該方法的特點是不需測定巷道斷面就可較準(zhǔn)確地測出風(fēng)量，而一般在工作面，由于巷道斷面大，機電設(shè)備多，尤其是在運輸機巷道，斷面很難測準(zhǔn)。測試點i+1測試點i一、封堵漏風(fēng)SF6穩(wěn)定釋放法

漏風(fēng)量、漏風(fēng)率計算如下:式中：q——

SF6氣體的釋放量，m3/min；

αi

——

巷道i段的漏風(fēng)率，%；△Q——

巷道中第i段的漏風(fēng)量，m3/min；

Ci、Ci+1——

分別為各點的SF6氣體濃度，%；釋放點CiCi+1

連續(xù)穩(wěn)定釋放方法關(guān)鍵是要有一套能連續(xù)、穩(wěn)定、定量釋放SF6的裝置。該裝置必須有很高的可靠性，保證釋放流量穩(wěn)定在某一設(shè)定值，且能靈活的調(diào)節(jié)釋放量。一、封堵漏風(fēng)SF6穩(wěn)定釋放法12453中國礦業(yè)大學(xué)設(shè)計制作的SF6示綜氣體連續(xù)釋放裝置。該系統(tǒng)由示綜氣體鋼瓶1、減壓閥2、穩(wěn)壓閥3、穩(wěn)流閥4及流量計5等組成。釋放系統(tǒng)經(jīng)過二級穩(wěn)壓、一級穩(wěn)流，保證釋放SF6氣體的流量穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)。該裝置SF6的流量范圍為20-200mL/min。連續(xù)穩(wěn)定釋放裝置1—SF6儲氣瓶；2—級減壓裝置；3—穩(wěn)壓閥；4—穩(wěn)流閥；5—流量計棗莊柴里煤礦2340（3）采煤工作面停采線及上分層采空區(qū)進行漏風(fēng)測定。2340（3）工作面是一個第三分層高檔普采工作面，工作面傾向長度140m，走向長度282m，測定時距設(shè)計停采線215m。釋放量q為15ml/min，釋放點R及采樣點S1、S2……Sn布置如圖。穩(wěn)定釋放20分鐘后開始取樣，取樣后及時交地面化驗室分析。漏風(fēng)檢測示意圖一、封堵漏風(fēng)SF6穩(wěn)定釋放法實例測點123456SF6濃度（1×10-6）3.453.403.343.333.262.11各測點SF6濃度表測段1～22～33～44～55～61～6距離（m）4020212710118漏風(fēng)量（m3/min）6.47.91.49.2251．3276.5漏風(fēng)率（%）1.471.790.3112.0454.6763.59測定結(jié)果記錄表

測試說明2340（3）工作面總漏風(fēng)量為276.5m3/min，工作面的有效風(fēng)量率僅為36.41%，漏風(fēng)情況相當(dāng)嚴(yán)重；其中，第二分層停采線處的漏風(fēng)量占全部漏風(fēng)量的90%以上，測點5和測點6之間的巷道將是堵漏工作的重點區(qū)域。漏風(fēng)量漏風(fēng)率漏風(fēng)量和漏風(fēng)率計算2、堵漏措施在風(fēng)門、通風(fēng)巷道表面、巷道壁和煤柱等地方，修建密封設(shè)施。這些密封措施可能是建在煤壁等的外表面，也可能是噴注漿液材料到壓實區(qū)或者充填區(qū)。采用混凝土灰漿和石膏灰漿來填實兩密閉墻之間的區(qū)域，防止密閉漏風(fēng)用尾礦或者其他材料制成的水泥漿來填充或者注入到火區(qū)。在煤柱中注入凝膠堵漏防火。一、封堵漏風(fēng)將通往火區(qū)的漏風(fēng)通道進行密封，特別對那些進風(fēng)側(cè)或者高風(fēng)壓的漏風(fēng)通道進行封閉將非常有利于滅火。同時積極采用通風(fēng)管理技術(shù)對火區(qū)進行均壓，盡量使漏風(fēng)量接近為零。堵漏方法有：無煤柱開采時防止漏風(fēng)的主要技術(shù)措施有：（1）沿空巷道桂簾布在沿空巷道中掛簾布是—種簡單易行的防止漏風(fēng)技術(shù)，在國內(nèi)外已經(jīng)獲得較廣泛地應(yīng)用，并取得了良好效果。簾布采用耐熱、抗靜電和不透氣的廢膠質(zhì)（塑料）風(fēng)筒布。其鋪設(shè)方法有兩種：一是在使用木垛維護巷道時，在木垛壁面與巷道支架的背面之間鋪設(shè)風(fēng)筒布（圖4-2-5）；二是使用密集支柱維護巷道時，將風(fēng)筒布鋪設(shè)在密集支柱上（圖4-2-6）。圖4-2-5沿空巷道掛簾布堵漏風(fēng)1─膠質(zhì)風(fēng)筒布；2─背板圖4-2-6密集支柱膠質(zhì)風(fēng)筒布的鋪放1─風(fēng)筒布；2─背板；3─密集支柱一、封堵漏風(fēng)（2）利用飛灰充填帶隔絕采空區(qū)飛灰是火力發(fā)電廠在煙道中排出的塵埃。日本、波蘭、美國除將飛灰廣泛用作防止防火墻漏風(fēng)的充填材料外，還將它作為防止采空區(qū)周壁漏風(fēng)的充填隔離帶材料：波蘭把飛灰充入木垛內(nèi)形成隔墻，或者先在沿空巷道的支架表面噴涂一層水泥白灰漿，待其固化后，打眼插上注灰管壓注飛灰，最后在巷道表面噴涂含灰砂漿。（3）利用水砂充填堵漏水砂充填主要用于聯(lián)絡(luò)巷閉內(nèi)、終采線等地點的堵漏。①聯(lián)絡(luò)巷閉內(nèi)水砂充填堵漏防火。工作面推過聯(lián)絡(luò)巷以前，先于聯(lián)絡(luò)巷下端適當(dāng)位置打上密閉，并在密閉上部及下部各留一泄水孔，上孔斷面為0.5m×0.5m，下孔為0.3m×0.3m，兩孔均用荊笆等材料封住，以擋砂泄水，從巷道中接管注砂。②終采線端頭水砂充填堵漏。工作面停采以后，在終采線以外進、回風(fēng)巷道的適當(dāng)位置建密閉，密閉上留孔設(shè)荊笆，引管進行水砂充填。無煤柱開采時防止漏風(fēng)的主要技術(shù)措施有：一、封堵漏風(fēng)（4）噴涂塑料泡沫防止漏風(fēng)將在常溫下能夠凝固的塑料泡沫噴涂到防火墻和巷道劈上，形成厚度為20~30mm泡沫塑料層。俄羅斯研制的尿醛塑料泡沫對煤、巖石、木材、金屬和其他材料都能很好膠結(jié)，在地壓發(fā)生變動時仍能保持隔絕性能；我國研制的礦用聚胺酯泡沫，可在極短時間（3s-5s）噴射發(fā)泡而凝固，具有難燃、抗靜電、耐壓、不透氣的優(yōu)良特性。一種目前國內(nèi)較廣泛使用的羅克休礦用堵漏材料，也是樹脂泡沫聚合材料。通過高壓風(fēng)驅(qū)動多功能氣泵，將樹脂和催化劑吸入泵中，同時壓入注射槍，兩種液體經(jīng)過注射槍加壓以4:1的體積相混合、發(fā)泡，注入要堵漏的地點，瞬間發(fā)泡到原體積的25~30倍。使用井下動力源，輸出壓力可達17MPa。該材料具有良好的機械抗壓性能，對于封堵煤層裂隙效果顯著。無煤柱開采時防止漏風(fēng)的主要技術(shù)措施有：一、封堵漏風(fēng)礦用羅克休堵漏材料壓注工藝無煤柱開采時防止漏風(fēng)的主要技術(shù)措施有：一、封堵漏風(fēng)（5）利用可塑性膠泥堵塞漏風(fēng)英國利用螺桿式泵將一種半塑性不凝固的膠泥壓入采空區(qū)矸石堆的縫隙中，形成4m寬的隔絕矸石墻。這種隔離帶在巷道來壓時，隨著巷道的變形而變形，不會形成新的裂隙。（6）采取“均壓”措施，減少漏風(fēng)國內(nèi)外普遍采用調(diào)節(jié)風(fēng)壓法（“均壓”措施）防止采空區(qū)的漏風(fēng)，方法簡單，效果顯著。無煤柱開采時防止漏風(fēng)的主要技術(shù)措施有：一、封堵漏風(fēng)均壓技術(shù)分為幾種類型？具體的措施包括哪些？二、均壓防滅火

均壓技術(shù)是在20世紀(jì)50年代由波蘭漢·貝斯特朗教授首先提出。開始主要用于加速封閉火區(qū)的熄滅，在撲滅了幾個長久不滅的大火區(qū)之后，該技術(shù)受到重視。60年代一些采煤技術(shù)發(fā)達的國家競相采用，并多次獲得成功。同期，我國也在淮南、遼源、開灤等礦區(qū)試用這一防滅火新技術(shù)。后來，在徐州、阜新、撫順、平莊、六枝、芙蓉、大同、鶴崗等礦區(qū)逐漸推廣。發(fā)展歷程均壓防滅火就是“以風(fēng)防治火”即采用風(fēng)窗、風(fēng)機、連通管、調(diào)壓氣室等調(diào)壓手段，改變通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布，降低漏風(fēng)通道兩端的壓差，減少漏風(fēng)，從而達到抑制和熄滅火區(qū)的目的。該方法方法簡單，成本最低，控制火勢的發(fā)展常常立竿見影，深受現(xiàn)場歡迎。二、均壓防滅火原理根據(jù)煤礦井下實施均壓技術(shù)的區(qū)域是否封閉，均壓技術(shù)可分為開區(qū)均壓和閉區(qū)均壓兩種類型。用于封閉區(qū)的均壓可防止遺煤自然發(fā)火和加速火災(zāi)熄滅，用于開區(qū)的均壓可以抑制工作面后部采空區(qū)遺煤自燃的發(fā)展，并可消除火災(zāi)氣體的威脅。。第二百三十七條采用均壓技術(shù)防滅火時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：（一）應(yīng)有完整的區(qū)域風(fēng)壓和風(fēng)阻資料以及完善的檢測手段。（二）必須有專人定期觀測與分析采空區(qū)和火區(qū)的漏風(fēng)量、漏風(fēng)方向、空氣溫度、防火墻內(nèi)外空氣壓差等的狀況，并記錄在專用的防火記錄簿內(nèi)。（三）改變礦井通風(fēng)方式、主要通風(fēng)機工況以及井下通風(fēng)系統(tǒng)時，對均壓地點的均壓狀況必須及時進行調(diào)整，保證均壓狀態(tài)的穩(wěn)定。（四）應(yīng)經(jīng)常檢查均壓區(qū)域內(nèi)的巷道中風(fēng)流流動狀態(tài)，應(yīng)有防止瓦斯積聚的安全措施。二、均壓防滅火規(guī)程規(guī)定1、開區(qū)均壓

開區(qū)均壓通常是指在生產(chǎn)工作面建立的均壓系統(tǒng)，其特點是在保證工作面所需通風(fēng)風(fēng)量的條件下，通過實施通風(fēng)調(diào)節(jié)，盡量減少向采空區(qū)漏風(fēng)，抑制煤的自燃，防止一氧化碳等有毒有害氣體涌入工作面，從而保證正常生產(chǎn)的進行。二、均壓防滅火開區(qū)均壓的措施有：（1）調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓（2）局部通風(fēng)機均壓（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓（1）調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓適用于工作面采空區(qū)內(nèi)形成的并聯(lián)漏風(fēng)方式。通常在工作面的回風(fēng)巷內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，使工作面內(nèi)的風(fēng)流壓力提高，以降低工作面與采空區(qū)的壓差，從而減少采空區(qū)中氣體涌出。適用于采空區(qū)內(nèi)已有自燃跡象，并抑制采空區(qū)中的火災(zāi)氣體（一氧化碳等）涌到工作面，威脅工作面的安全生產(chǎn)。安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗后，通風(fēng)巷道的壓力如圖

所示。安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗以后，風(fēng)窗前的壓力升高，采空區(qū)與工作面的壓差就降低，采空區(qū)內(nèi)的氣體就不易涌出。其降低值取決于可調(diào)節(jié)風(fēng)門的風(fēng)阻大小。安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門的巷道中的壓力分布二、均壓防滅火調(diào)節(jié)風(fēng)窗（2）局部通風(fēng)機均壓有時為提高風(fēng)路的壓力，需在風(fēng)路上安設(shè)帶風(fēng)門的風(fēng)機（即輔助通風(fēng)機），利用風(fēng)機產(chǎn)生的增風(fēng)作用，改變風(fēng)路上的壓力分布，達到均壓的目的。如圖所示。圖

局部通風(fēng)機調(diào)壓原理二、均壓防滅火（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓工作面采空區(qū)內(nèi)部的漏風(fēng)通道有時是比較復(fù)雜的，當(dāng)相鄰為采空區(qū)時，還有外部漏風(fēng)，這些漏風(fēng)最后都要經(jīng)過經(jīng)回采工作面上隅角排出。因此采空區(qū)的自燃征兆往往是從上隅角表現(xiàn)出來的。

調(diào)節(jié)風(fēng)門與扇風(fēng)機聯(lián)合均壓常常采用工作面進風(fēng)巷安設(shè)輔助通風(fēng)機而回風(fēng)巷安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門的聯(lián)合均壓措施。二、均壓防滅火風(fēng)窗-風(fēng)機聯(lián)合增壓調(diào)節(jié)示意圖：C處安設(shè)了輔助通風(fēng)機，能夠有效增加該點至D點之間的風(fēng)壓；而D處安設(shè)了調(diào)節(jié)風(fēng)門，使通風(fēng)阻力增大，該點之后風(fēng)壓明顯減少。這樣能夠提高C、D兩點之間的風(fēng)壓，同時又能降低二者之間的壓差，可有效避免漏風(fēng)進入工作面，為回采提供了安全保障。二、均壓防滅火（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓

棗莊柴里礦2342綜放工作面采空區(qū)與2343采空區(qū)連為一體，采空區(qū)漏風(fēng)壓差較大，漏風(fēng)通道較暢通。為使整個采空區(qū)處于均壓狀態(tài)，抑制火災(zāi)氣體涌入2342綜放工作面，阻斷向采空區(qū)的漏風(fēng)供氧，該礦決定采取綜放工作面升壓措施，均衡采空區(qū)主要漏風(fēng)通道兩端的風(fēng)壓。即在2342綜放工作面采用風(fēng)門與局部通風(fēng)機聯(lián)合的均壓方法。在回風(fēng)膠帶運輸機道建兩道調(diào)節(jié)風(fēng)門，在進風(fēng)材料道建兩道風(fēng)門并安裝了局部通風(fēng)機向綜放工作面壓風(fēng)。此時綜放工作面進風(fēng)量為568m3/min，空氣壓力提高了200Pa，具體布置如圖所示。采用了該方法后保證了該工作面的安全回采。二、均壓防滅火（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機聯(lián)合均壓實例2、閉區(qū)均壓所謂閉區(qū)均壓，就是對已經(jīng)封閉的區(qū)域進行均壓，它一方面可以防止封閉區(qū)中的煤炭自燃，又可加速封閉火區(qū)的熄滅速度。

常用的閉區(qū)均壓技術(shù)措施有：并聯(lián)風(fēng)路與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓連通管均壓。二、均壓防滅火（1）并聯(lián)風(fēng)路與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓封閉區(qū)(F)進回風(fēng)口5、8兩點的壓差過大,如壓能圖(b)所示，漏風(fēng)嚴(yán)重,以致有自然發(fā)火的危險。為了控制漏風(fēng)采取了兩項措施，如圖(a)所示，取消了5--8上山內(nèi)的兩道密閉，使之成為與封閉區(qū)漏風(fēng)并聯(lián)的通道；同時在8--9區(qū)段內(nèi)構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)門4，將通過5--8上山的風(fēng)量限制在最小的范圍之內(nèi)。。閉區(qū)進回風(fēng)口5、8兩點壓差顯著減小，漏風(fēng)量降低，這樣就消除了封閉區(qū)自然發(fā)火的危險。如果封閉的是個火區(qū)，當(dāng)然也會加速火的熄滅。封閉區(qū)漏風(fēng)及其壓能示意圖（a）5、8兩點壓差大造成封閉采空區(qū)（F）內(nèi)漏風(fēng)嚴(yán)重；（b）封閉區(qū)（F）壓能圖2、閉區(qū)均壓（2）調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓當(dāng)上山5—8區(qū)段的風(fēng)量不允許控制時，為實現(xiàn)對封閉的采空區(qū)(F)進行均壓，可在封閉區(qū)的兩端進回風(fēng)口采取調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合組成均壓峒室的方法。2、閉區(qū)均壓啟動通風(fēng)機后，調(diào)節(jié)風(fēng)門窗口的大小以消除原有密閉墻內(nèi)外的壓差，從而阻止了通過密閉墻的漏風(fēng)。密閉內(nèi)外壓力的均衡，可由安設(shè)于調(diào)節(jié)風(fēng)門之外的“U”形水柱計顯示。這里應(yīng)當(dāng)注意，封閉區(qū)兩側(cè)的均壓峒室是有區(qū)別的：進風(fēng)側(cè)是負(fù)壓峒室，調(diào)壓通風(fēng)機抽出式工作；回風(fēng)側(cè)是正壓峒室。

這種均壓方式用于已經(jīng)封閉的火區(qū)，限于條件，無其它適當(dāng)?shù)木鶋悍椒〞r才考慮使用，因為通風(fēng)機運行消耗電能、經(jīng)濟上很不合理。另外，一旦發(fā)生故障，通風(fēng)機停止運行，均壓作用消失，措施的可靠性較差。2、閉區(qū)均壓（2）調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓調(diào)壓風(fēng)機與調(diào)節(jié)風(fēng)門聯(lián)合均壓圖（a）在封閉區(qū)的進回風(fēng)側(cè)建立均壓硐室A與B；（b）負(fù)壓均壓硐室；（c）正壓均壓硐室；（d）負(fù)壓均壓硐室壓能圖；（e）正壓均壓硐室壓能圖①—調(diào)節(jié)風(fēng)窗；②—均壓風(fēng)機；③—水柱計（3）連通管均壓在可能發(fā)生煤炭自燃的封閉區(qū)（F）的回風(fēng)側(cè)密閉外面，再加筑一道密閉墻。然后，穿過外部密閉墻安設(shè)直徑為300~500mm的金屬管路(1'、2')直通地面。在管路上安設(shè)調(diào)節(jié)閥門，或者在外部密閉墻上構(gòu)筑風(fēng)窗調(diào)節(jié)孔，以控制通過連接管的風(fēng)量。使其阻力h1-2與進風(fēng)1-2-5區(qū)段的阻力(h1-5)相等，則封閉區(qū)進回風(fēng)兩端(5、2')的壓能一樣而漏風(fēng)消失。

2、閉區(qū)均壓①—加筑的密閉墻；②—連通管；③—調(diào)節(jié)閥門圖

連通管均壓（a）連通管均壓布置圖；（b）將連通管視為一條風(fēng)路；（c）連通管均壓壓能圖①—加筑的密閉墻；②—連通管；③—調(diào)節(jié)閥門如果將連通管各作一條風(fēng)流支路，按網(wǎng)路圖展開如圖所示，從此圖上可見封閉區(qū)處于角聯(lián)支路上，通過相鄰支路風(fēng)阻的調(diào)節(jié)不僅可以使其漏風(fēng)風(fēng)流停止流動，而且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)其風(fēng)流方向。所以，連通管均壓措施實質(zhì)上也是改變通風(fēng)系統(tǒng)均壓的—種方法，連通管均壓的壓能圖如圖(c)所示。2、閉區(qū)均壓（3）連通管均壓第五節(jié)阻化劑防火阻化劑是阻止煤炭氧化自燃的化學(xué)藥劑，又稱阻氧劑。阻化劑防火技術(shù)是利用某些能夠抑制煤炭氧化的無機鹽類化合物如氯化鈣（CaCl2·6H2O）、氯化鎂（MgCl2·6H2O）、氯化銨（NH4Cl）、水玻璃（xNa2O·ySiO2）等噴灑于采空區(qū)或壓注入煤體之內(nèi)以抑制或延緩煤炭的氧化，達到防止煤炭自燃的目的。第五節(jié)阻化劑防火阻化劑防火原理目前對阻化劑防止煤炭自燃的機理研究還未形成一致的共識，有三種學(xué)說：（1）吸水鹽類的液膜隔氧學(xué)說；（2）提高反應(yīng)物之間活化能的副催化學(xué)說；（3）封閉煤間裂隙、減少漏風(fēng)及副催化作用結(jié)合的凝膠阻燃學(xué)說。其實，從煤氧化自燃的基-鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程來看，可以說是多種因素綜合作用的結(jié)果。第五節(jié)阻化劑防火阻化劑防火原理隔絕煤與氧氣的接觸。阻化劑一般是具有一定粘度的液體或者液固混合物，能夠覆蓋包裹煤體，使其煤體與氧氣隔絕。保持煤體的濕度。阻化劑一方面含有水份，并且一些阻化劑具有吸收空氣中的水份使煤體表面濕潤的功能，這樣煤體的溫度在有水分的作用下就不容易上升。阻化劑作為一種化學(xué)成分加入到煤的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程中，生成一些穩(wěn)定的鏈環(huán)（也有學(xué)者提出是與煤分子發(fā)生取代或絡(luò)合作用），提高煤表面活性自由基團與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化能，使煤表面活性自由基團與氧氣的反應(yīng)迅速放慢或受到抑制，從而起到阻止煤炭自燃的作用。加速熱量的散失，這表現(xiàn)在兩個方面，一方面阻化劑本身導(dǎo)熱性相對于煤體，特別是破碎的煤體要好，另一方面是阻化劑內(nèi)水份的蒸發(fā)要吸收大量的熱。從上面幾個方面可以看出，阻化劑防火實際是進一步擴大和利用了以水防火的作用，阻化劑離開了水，其阻化作用也就消失。阻化劑阻化防火機理主要可總結(jié)為以下幾個方面：1966年美國一篇專利報導(dǎo)，采用亞磷酸脂（含量50～80％）和二羥三烷基醌（含量15～50％）兩種藥劑混合阻止煤的氧化最為有效。1969年硬化阻化劑誕生，它由MgCl2、MgO和漿土組成，其中硬化劑液體的比重超過1.22，并用高分散性的礦碴或其它增厚劑（能增加膠乳粘度的物質(zhì)）充當(dāng)穩(wěn)定劑。將此種溶液注入煤、巖層裂隙中能與煤、巖體很好的膠結(jié)、硬化固結(jié)，從而阻止空氣的漏入，阻止煤的氧化。1975年美石膏公司發(fā)明一種阻止煤堆自然發(fā)火的噴涂式阻化劑Aertsol，它是用天然石膏（CaSO4·2H2O）鍛燒除去結(jié)晶水后的粉狀物，經(jīng)試用效果明顯。1970年聯(lián)邦德國使用氯化鈣（CaCl2）粉末對一個有自燃危險的采空區(qū)處理后，未發(fā)生自燃。1975年在豪斯阿登煤礦利用阻化劑漿液（MgCl2：3.2%、CaCl2：16.8%、Mg(OH)2：10%和70%的水）成功地?fù)錅缌艘淮巫匀及l(fā)火，MgCl2、CaCl2被視為良好的阻化劑。第五節(jié)阻化劑防火發(fā)展歷程（國外）我國最早研究阻化劑是撫順煤科分院，從上世紀(jì)七十年代開始，他們就做了大量的實驗室與現(xiàn)場研究，在實驗室內(nèi)建立了褐煤、煙煤、高硫煤的氧化阻化裝置，分別對各種阻化劑的阻化效果，各種煤經(jīng)處理后的變化情況，以及阻化機理等問題作了研究，初步確定了適合我國不同煤種的新型阻化劑，并且在遼寧平莊、沈陽西礦區(qū)進行了井下防火工業(yè)性試驗。八十年代后在遼寧撫順、新疆烏魯木齊、山東兗州、棗莊等礦區(qū)利用阻化劑防火也取得較好的效果。進入90年代，進—步開發(fā)了汽霧噴灑工藝及新型阻化劑的研究與開發(fā)，擴大了阻化物質(zhì)的滲透能力和范圍，提高了防火效果。目前阻化劑防火技術(shù)已在我國幾十個礦井單獨使用，或者與其它防滅火措施配合使用。第五節(jié)阻化劑防火發(fā)展歷程（國內(nèi)）第二百三十五條采用阻化劑防滅火時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：（一）選用的阻化劑材料不得污染井下空氣和危害人體健康。（二）必須在設(shè)計中對阻化劑的種類和數(shù)量、阻化效果等主要參數(shù)作出明確規(guī)定。（三）應(yīng)采取防止阻化劑腐蝕機械設(shè)備、支架等金屬構(gòu)件的措施。第五節(jié)阻化劑防火煤礦安全規(guī)程規(guī)定：阻化劑的評價指標(biāo)及其影響因素1、阻化劑的評價指標(biāo)

阻化劑的評價指標(biāo)包括有阻化率和阻化衰退期。1）阻化率煤樣在阻化處理前后放出的CO量的差值與未經(jīng)阻化處理時放出的CO量的百分比稱為阻化率（E），即式中

E――阻化率，%；

A――煤樣未經(jīng)阻化處理時，在溫升（100℃）試驗中通

入凈化干燥空氣（160ml/min）時放出的一氧化碳

（CO）的濃度，10-6；

B――煤樣經(jīng)阻化處理后，有上述相同條件下，放出的CO的濃度，10-6。第五節(jié)阻化劑防火

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，阻化率的測定所需儀器設(shè)備包括以下幾部分：（1）檢驗裝置，如圖4-5-1所示；（2）圓盤粉碎機；（3）標(biāo)準(zhǔn)篩，孔徑為0.35mm～0.56mm；（4）鼓風(fēng)干燥箱；（5）托盤天平，感量為0.5g；（6）實驗室常用玻璃器皿。圖4-5-1阻化劑檢驗裝置示意圖1、阻化劑的評價指標(biāo)第五節(jié)阻化劑防火1）阻化率高硫煤的阻化率是以阻化處理前后煤樣在180℃時放出的SO2量的差值與原煤樣放出的SO2量之比的百分率來確定的，其計算公式與上式相同。在阻化率定義中，以100℃作為測定時的標(biāo)準(zhǔn)溫度，這種方法存在一定的不足之處：第一，在100℃情況下，在有氧環(huán)境下，煤氧化釋放CO產(chǎn)生量是隨著時間增加的；第二，阻化劑對煤自燃阻化不是僅僅在某一溫度下起作用，而是對整個煤自燃過程都有阻化作用，并且在不同溫度和時間段其阻化效果和起阻化作用的機理是不相同的。1、阻化劑的評價指標(biāo)第五節(jié)阻化劑防火1）阻化率

近年來，新的阻化劑產(chǎn)品不斷推出，突破了以往經(jīng)常使用的吸水鹽類阻化劑的限制，新型阻化劑的阻化率也不斷增加，如北京科技大學(xué)研制的高分子高聚物阻化劑，在實驗室進行測定，90℃時，阻化率高達100%；110℃時，阻化率也在85%以上。阻化率表示阻化劑阻止煤炭氧化的能力，阻化率越大，該阻化劑阻止煤炭氧化的能力越大。但并不是阻化率高的阻化劑一定有很好的效果，還需要另一個參數(shù)——阻化衰退期即阻化壽命來進一步確定。1、阻化劑的評價指標(biāo)第五節(jié)阻化劑防火

2）阻化衰退期（阻化壽命）煤炭經(jīng)阻化處理后，阻止氧化的有效日期為阻化衰退期，也稱為阻化劑的阻化壽命。阻化劑的阻化壽命越長，其阻化率下降的速度越慢。阻化劑折阻化壽命檢驗與阻化率檢驗步驟基本相同，但阻化煤樣的制備有所不同。每次檢驗要進行300min，然后打印曲線，計算阻化壽命。

理想的阻化劑應(yīng)為阻化率高、阻化壽命長的阻化劑。阻化劑對煤的自燃只能起抑制，延長發(fā)火期的作用，而且有一定的時間界限。所以，阻化劑防火不是一勞永逸的措施，應(yīng)在其阻化壽命結(jié)束前補注阻化劑（或采用其它措施，如采取注水措施）來維持其阻化功能。1）煤質(zhì)（煤種）煤的種類對阻化劑有一定的選擇性，如水玻璃和氫氧化鈉對含硫較高的煤的阻化效果較好，堿土金屬的氯化物，如氯化鋅、氯化鎂等對非高硫煤的阻化效果較好。另一方面，濃度相同的阻化劑對不同的煤有不同的阻化效果。

2、阻化劑效果的影響因素第五節(jié)阻化劑防火阻化劑的效果與煤種、阻化劑的溶液濃度和使用的工藝有關(guān)。褐煤褐煤最適阻化劑濃度(%)阻化率(%)最適阻化劑濃度(%)阻化率(%)工業(yè)氯化鈣1070～80工業(yè)氯化鈣1060～702075～902070～90鹵塊、片、粒1050～60鹵塊、片、粒1050～602060～802060～80氣煤高硫煙煤最適阻化劑濃度(%)阻化率(%)最適阻化劑濃度(%)阻化率(%)工業(yè)氯化鈣1040～50水玻璃10802045～602090鹵塊、片、粒1040～50鹵塊、片、粒10802045～60不同煤種的阻化劑類型及參數(shù)

2、阻化劑效果的影響因素

2）阻化劑的溶液濃度阻化劑的阻化效果與阻化劑的濃度密切相關(guān)。實驗表明：10%濃度的MgCl2在實驗溫度100℃時的阻化率為36.2%，20%濃度在實驗溫度100℃時阻化率為51.75%。因此在使用阻化劑防火時，應(yīng)該注意其使用濃度。3）工藝過程理論和實踐都表明，煤體壓注比表面噴灑的效果要好。前者，在高壓的作用下阻化劑的溶液可以滲透至孔隙內(nèi)部；后者只能潤濕煤塊的表面。

2、阻化劑效果的影響因素第五節(jié)阻化劑防火阻化劑的選擇及其參數(shù)的確定1、阻化劑的選取煤礦對阻化劑的選擇必須采取謹(jǐn)慎的態(tài)度。阻化劑選擇的好壞，不僅影響阻化效果和經(jīng)濟效益，而且對井下安全也有重要的影響。在選擇阻化劑時，應(yīng)綜合考慮以下5個方面：阻化率要高。阻化率是衡量阻化劑阻化效果的一個重要指標(biāo)。阻化率值愈大，阻止煤炭氧化能力愈強。因此，阻化率是阻化劑選擇的重要指標(biāo)。阻化衰退期要長。阻化衰退期即煤炭經(jīng)阻化處理后，阻止氧化的有效日期，也稱為阻化劑的阻化壽命。從此可以看出，壽命與阻化率有密切關(guān)系。阻化劑的阻化率高，阻化壽命長，是理想的阻化劑。阻化率雖高，但抑制煤的氧化的時間很短，即阻化壽命短，則不能認(rèn)為是良好的阻化劑。因此，在選擇阻化劑時，即要考慮阻化率，也要考慮阻化壽命長。第五節(jié)阻化劑防火安全性好，費用低。選擇的阻化劑及其溶液應(yīng)是無毒、能防止在滅火過程中可能發(fā)生的瓦斯爆炸，并不污染井下環(huán)境，且費用又較低。來源可靠，供應(yīng)充足，運輸方便。井下采用的阻化劑防滅火，其用量較大，因此來源必須可靠，供應(yīng)充足，否則要貽誤生產(chǎn)。另外，運輸也不能過遠，而且要方便，否則會增加噸煤成本。所以，在綜合考慮阻化率、來源可靠、運輸費用及成本等方面的同時，應(yīng)優(yōu)先就地就近生產(chǎn)的阻化劑。對井下設(shè)備、設(shè)施腐蝕性小。酸堿物質(zhì)溶液對井下設(shè)備、設(shè)施的腐蝕作用不可忽視。為保證設(shè)備、設(shè)施安全正常運轉(zhuǎn)、維修量小，延長使用壽命，要盡量選用腐蝕性小的阻化劑。目前，國內(nèi)外主要使用的阻化劑為吸水鹽類阻化劑，如氯化鈣（CaCl2）、氯化鎂（MgCl2）等，該類阻化劑阻化效果好、價格便宜且儲運方便。阻化劑的選擇及其參數(shù)的確定1、阻化劑的選取第五節(jié)阻化劑防火2、阻化劑參數(shù)的確定1)阻化劑溶液的濃度阻化劑的濃度是影響防火效果和工作面噸煤成本的重要參數(shù)，可用下式計算：式中：ρ

――阻化劑溶液濃度，%；C――阻化劑溶液量，kg；T――阻化劑量，kg；V――用水量，kg。阻化劑溶液的濃度是影響阻化效果和噸煤成本的重要因素。在保證阻化效果和阻化劑壽命的前提下，應(yīng)盡量降低其濃度，合理的濃度應(yīng)根據(jù)煤的自然發(fā)火通過試驗確定。阻化劑的選擇及其參數(shù)的確定第五節(jié)阻化劑防火

2）工作面噴灑量

遺煤的吸收阻化劑溶液的數(shù)量，稱為遺煤吸液量。因此阻化劑的噴灑量取決于遺煤的吸阻化劑量和丟失煤量。工作面上、下隅角、停采線附近以及巷道煤柱破碎堆積帶等重點防火區(qū)域，要增加噴灑阻化劑量，即在計算阻化劑的噴灑量時，應(yīng)考慮一個富裕系數(shù)。工作面一次噴灑阻化劑量可按下式計算：式中

V――回采工作面一次噴灑阻化劑的阻化劑量，m3；K1――易自燃部位阻化劑液噴灑富裕系數(shù)，一般取1.2；

γc

――采空區(qū)遺煤容重，t/m3；L――工作面長度，m；S－一次噴灑寬度，m；h――遺煤厚度，m；A――遺煤吸阻化劑量，t/t煤；γ――阻化液的容重，t/m3。阻化劑參數(shù)的確定

遺煤的吸液量與煤的粒度分布、阻化劑溶液的濃度和煤的質(zhì)量有關(guān)。一般是在采空區(qū)分段（每10m～20m一段）采取遺煤樣（每段取4個）按粒度分級，選出4種不同粒度的煤樣（0.6mm以下；0.6mm～5mm；5mm～15mm；15mm以上）。然后分別與10%和20%濃度的阻化液試驗求出其吸液量。煤的粒度越小，吸液量越大；阻化劑溶液濃度越大，煤的吸液量也越大。同時在用上式計算阻化劑的噴灑量時，應(yīng)根據(jù)采煤方法的不同以及采空區(qū)的實際情況增加用量。關(guān)于噴灑阻化劑液量的計算還要考慮采煤方法的不同，厚煤層開采，留有護頂煤時，采空區(qū)內(nèi)遺煤量大，參照上式計算阻化劑量時，要加大遺煤厚度和噴灑長度。分層開采工作面，計算第二分層工作面所需噴灑阻化劑時，要考慮頂板積存的浮煤。另外，除噴灑外，對上分層已形成的高溫點要打鉆壓注阻化劑，其用阻化劑量且要根據(jù)具體情況增加。2）工作面噴灑量阻化劑防滅火工藝阻化劑防火工藝分三類：

一是在采煤工作面向采空區(qū)遺煤噴灑阻化劑液防止煤的自燃；

二是向可能或已經(jīng)開始氧化發(fā)熱的煤壁打鉆孔壓注阻化液；

三是汽霧阻化劑，借助漏風(fēng)方向向采空區(qū)送入霧化阻化劑。第五節(jié)阻化劑防火1、噴灑阻化劑

噴灑阻化劑，即在采煤工作面向采空區(qū)或工作面噴灑阻化劑溶液。為此，需建立噴灑系統(tǒng)。噴灑系統(tǒng)一般分為三種形式：臨時性噴灑系統(tǒng)、半永久性噴灑系統(tǒng)和永久性噴灑系統(tǒng)。而其中以半永久性噴灑系統(tǒng)使用最為廣泛。

如采用噴灑工藝，要在采空區(qū)建立半永久性的儲液池或?qū)Ｓ玫V車做成臨時性儲液池以構(gòu)成噴灑系統(tǒng)，下圖為簡易的工作面噴灑系統(tǒng)示意圖。工作面噴灑工藝可采取下列方式進行：把噴灑工作安排在檢修期間進行，阻化劑的噴灑以工作面下部為主，上部可噴灑清水，工作面上下噴槍相向噴灑。半永久性的噴灑系統(tǒng)以水泥料石砌筑的儲液池代礦車以供使用，其它設(shè)備與簡易系統(tǒng)相同。阻化劑防滅火工藝簡易噴灑系統(tǒng)示意圖1－供水管路；2－阻化劑車；3－水泵吸液管；4－壓力表；5－灑液泵；6－輸液管；7－閥門；8－膠管；9－噴槍

半永久性噴灑系統(tǒng)一般服務(wù)于儲液池附近的幾個工作面；臨時性噴灑系統(tǒng)只是用礦車做儲液容器代替儲液池；而永久性噴灑系統(tǒng)則是在地面或水平大巷建立大容量儲液池。永久性噴灑系統(tǒng)可服務(wù)于一個水平，臨時性噴灑