关键词：矿井自然发火;预测预报;技术分析措施
引言
我国煤矿火灾事故比较严重，矿井的自然发火所占的比重将在80%以上，而对于国内重点的煤矿企业，有自燃危险的矿井约占50%，而煤层的自燃倾向性就更为严重。因此对矿井自燃火灾的提前预防是当前一项紧迫的任务。早期对煤矿自然发火做出预测预报，有利于防止灾害继续发展，毁坏设备和资源，酿成煤矿重大恶性事故，是保证煤矿安全生产行之有效的技术措施。
1井工矿井煤层自然发火的影响因素
煤层采掘中，有以下情况之一者，即为煤的自然发火：a)煤层出现了明火、烟雾等；b)CO等各种煤自燃产生的气体超过了一定的浓度；c)因为煤氧化放热，使周边的温度超过了70℃。煤层自然发火的影响因素为：a)煤化程度。总体来看，煤的煤化程度越高，越容易自然发火。但即使是同样的煤化程度，在不一样的地区环境下，其自燃性也会表现出比较大的差异；b)煤岩成分。各种煤中的煤岩成分不同，因为不同的煤岩有不同的氧化性，所以煤的自燃性在一定程度上会受到这种因素的影响；c)水分。水的作用相对比较复杂，既有促进自燃的作用，同时也有阻燃的作用；d)煤中S等矿物质。根据研究结果，当煤层的含硫量超过一定的程度后，就成为了容易自然发火的煤层；e)开采技术会对煤的自然发火有很大影响，如果回采率过低，那么遗留下来的煤会较多，这些比较松散的遗留煤极有可能自然发火。如果工作面的推进速度很慢，也会为煤自然发火提供充足的反应时间。
2井工矿井煤层自然发火预测分析
2.1对煤炭自燃倾向性进行确定
这样有助于更好的防治煤层自然发火。考虑到在低温常压下煤吸附氧为一种单分子物理吸附，可依据单分子吸附方程，借助双气路流动色谱法来对煤吸附流态氧实际特性进行科学、合理的测定，可把特定条件下，1g干煤在常温常压下可达到的实际吸氧量作为分类主指标来表征煤的自燃倾向性。通过对煤炭自燃倾向性进行准确测定，有助于进一步深入了解煤层潜在的自然发火危险性，以更好地协助矿井制订科学、合理的防灭火方案。并以人体的感知预报自然发火根据我们人体自身的生理现象来感觉矿井火灾当矿井内的可燃物质受到高温分解后，会出现一系列火灾气体，煤在热解过程中释放出烃类化合物，巷道中会出现煤油以及煤焦油等气味从而进行判断。
2.2综合因素评判及经验统计预测法
综合因素预测法通常指的是对矿井内部煤炭的影响因素综合地进行评分来预测自然发火，其因素主要有矿井环境温度、通风情况以及管理情况等。此方法对所有的影响因素都按权重作出了说明，很好地避免了人主观的影响，使得最终的预测更加准确，它是一种简单且相对精确的预测方法。而经验统计预测法是根据现有的自然发火事故来做出统计分析，对各个开采煤层中具有自然发火情况的相关指标参数做出分析预测。它需要根据一定数量的资料统计，因此可靠度比较高。其缺点是很难对其它类型自然发火进行预测，在各个时间段内所做的统计也存在着一定的误差，只能简单判断出自然发火的范围。
2.3回采工作面后部采样难度
束管监测工作主要是通过采空区的预埋管路进行气样分析，掌握采空区内部气体浓度随工作面推进的变化情况，由于我矿采用急倾斜煤层水平分段放顶煤采煤法，通过采后地面塌陷区充填，工作面后部不存在空区，不能布置束管和采样器(即使布置了也会造成管路和采样器堵塞)，很难抽取气体。在工作面上隅角布点其受风流和爆破影响较大。
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3井工矿井煤层自燃防治技术分析
3.1经验因素
经验统计预测法的缺点是个人的主观性太强，且数学模型预测法对于边界条件进行了一定的简化，这些情况都将影响结论的准确性。针对这些问题，可做如下改进，在定性分析中大量使用数学知识进行计算，将定性与定量分析结合起来，使得预测结果更加科学、准确。人体感知法:这种火灾的预报技术，依靠人体的直观感觉预报带有很大的主观随意性，只有自燃达到一定程度人体才会有明显的感觉，所以不能把人的直观感觉作为煤自燃早期识别的唯一根据，应使用仪器进行定量分析。
3.2阻化剂防灭火技术
煤炭自然发火是煤与空气中的相互作用的结果，在漏风不可避免的情况下，在煤的表面喷洒1层隔氧膜，能阻止或延缓煤的氧化进程。阻化剂主要是由其成分中的卤化物起到防灭火的作用，这些卤化物能大量吸水，使煤体周围的水分增多，水分本身吸热而阻燃，那么它就能起到很好的灭火效果。使用这种防灭火方法的优势在于其技术相对比较简单，新投资设备也比较少，在一些少土的地方可以使用这种方法。
3.3提升回采工作面后部采样技术
除了采用束管监测系统外，需进一步探索新技术、新手段进行综合预测预报。井下放炮工作会产生的一氧化碳，给束管监测系统带来干扰，造成气样采集不真实，分析研判错误。解决方法:在采样分析的中，除了采用使用一氧化碳标志性气体分析外，还要对乙烯和乙炔两种气体进行综合分析研判。束管监测系统主机中关键零部件为精密零部件，也是易损件，在监测过程中容易出现损坏而使监测结果错误或中断监测，从而影响监测连续性。加强设备仪器保养维护，配备足够的备品备件。
3.4煤层自然地表风技术措施
老顶为互层状的粉砂岩与细粒砂岩，深灰色厚层状，缓坡状及小型交错层理，底部含有植物叶片化石，含白云母碎片，厚26．5～75m。顶板岩石抗压强度平均为23．1MPa，属不稳定型～较稳定型。因此，采空区顶板垮落时，冒落的顶板压实程度较差，给工作面漏风提供了通道。同时，工作面所回采煤层到地表距离仅在60～220m之间，工作面回采后，裂隙直通地表，受矿井负压通风影响，使地表风流能通过裂隙直接向工作面漏风，增加了采空区的漏风量，从而加宽了采空区的浮煤自燃的散热带和氧化升温带的宽度。
结束语
矿井初期对火灾的预测预报对于矿井的安全生产起着非常重要的作用，当前的预测技术对于矿井的自燃有着一定的预防作用，但对于生产能力大的矿井而言仍然难以满足。各种预测预报方法都有其自身优、缺点和使用范围，对自然发火程度较低的矿，可以使用粗略的预测预报方法，如自燃倾向性预测法，综合因素评判法等，而自然发火严重的矿，需选用较为可靠的预测预报技术，以实验为基础，合理的标志性气体分析，可靠的监测监控系统都是必不可少的。多种方法可结合使用，最终使用何种方法应根据矿山具体情况而定。总之，提高预测预报准确率，提前采取防火措施，确保煤矿生产安全才是终极目标。
参考文献
［1］罗海珠，梁运涛．煤自然发火预测预报技术的现状与展望［J］．中国安全科学学报，2003，13(3):79-81．
［2］李靖.高位钻孔抽采对采空区自然发火的影响研究［D］.唐山：华北理工大学，2016.
［3］田晓红．煤自然发火预测预报技术研究进展［J］．煤矿现代化，2011，20(1):46-49．
论文作者:马国强
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/16
标签：煤层论文; 自然论文; 矿井论文; 工作面论文; 采空区论文; 技术论文; 因素论文; 《科学与技术》2019年第14期论文;