煤矿采空区遗煤自燃机理

浅谈特厚煤层下分层工作面采空区遗煤自然发火的防治矿井火灾是煤矿生产主要灾害之一，井下火灾比地面火灾危害更大。

煤矿多数火灾是自燃火灾，尤其开采特厚煤层矿井时，采用分层开采综合机械化采煤方法，随着上下分层采后工作面的增多，下分层工作面采空区面积不断增大，遗煤自然发火的现象也不断发生，而且较其他矿井火灾有更大的隐蔽性、危害性，严重威胁着井下职工的生命安全以及矿井的安全生产。

因此，针对遗煤自然发火的原因，根据工作面实际情况采取行之有效的防治措施，是防治遗煤自然发火的关键。

１采空区遗煤自然发火的原因（１）煤炭的自燃性能是采空区遗煤自然发火的基本因素。

一是煤炭的自燃性能够发生化学变化而产生热量且不易散出，因而逐渐积聚形成高温；二是煤炭与氧气接触后，氧能使煤炭与之发生氧化作用产生热量，热量积聚时温度不断升高，逐渐促成煤炭自然发火；三是煤炭自燃后，氧再助燃，使火势继续扩大形成火灾。

（２）采空区内遗留的大量遗煤为自然发火奠定了良好的物质基础。

由于下分层工作面放顶煤回收率低、丢煤多，造成采空区内留有大量遗煤，而且煤体呈破碎状态，增大了与氧接触的面积，使遗煤更易氧化，加速了遗煤的氧化生热进程，从而增加了自然发火的可能性。

（３）漏风通道的存在为遗煤自然发火提供了良好的供氧条件。

分层开采不仅导致上下分层工作面之间存在漏风通道而直接漏风，而且相邻工作面之间的隔离煤柱由于集中压力大，其完整性遭到严重破坏，使煤柱压裂压碎，导致相邻工作面采空区之间相互连通，从而形成了良好的漏风裂隙，为采空区创造了良好的漏风通道，为遗煤自然发火提供了良好的连续充足供氧条件，进一步增大了遗煤自然发火的可能性。

（４）采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素。

根据煤炭自然发火的规律性，采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低温氧化阶段和自热阶段，也就是说决定着引起发火的内热源温度能否达到自然发火界限。

如果漏风量太大遗煤氧化热量不易积聚，漏风量很小则氧化条件不良，这两种漏风情况均不易发生自然发火。

我矿目前处于停工期间，无采面接续情况。

工作面和下列地段有煤层自燃发火的可能：1、二采区为自燃煤层，目前处于封闭状态，密闭封闭不严实，工作面就有可能发生自燃发火。

2、工作面为不易自燃煤层，目前处于封闭状态，采空区不存在自燃发火的可能。

现我矿主采 3 上煤层，自然等级Ⅱ级，属自然煤层，矿井采煤工作面采空区采用以喷洒阻化剂、黄泥灌浆、注凝胶等防灭火方法，以及束管监测预报系统、安全监测监控系统和人工检测的防灭火系统。

灌浆防灭火技术已在我国有自然发火危（wei）险的矿井中得到普遍应用，也取得了良好的效果。

灌入的泥浆能够吸热降温，对煤体有包裹作用，起到隔氧降温目的，同时能胶结顶板、降低采空区空隙率、增加漏风阻力。

1、灌浆防灭火特点灌浆就是将水和浆材按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，了较好的防灭火效果，由于综放工作面开采的 3 上煤层为自燃煤层，设计采用灌浆防灭火技术。

2、采用灌浆防灭火的合用条件煤层为自然煤层。

2、煤层采用仰斜开采的方法。

由于综放工作面煤层为自燃煤层，开采方式也是仰斜开采，故该方法合用于本矿。

但由于这种方法具有以下缺点： (1)浆体只流向地势低处，不能向高处堆积，对高位火作用有限； (2)不能均匀覆盖浮煤，容易形成“拉沟”现象； (3)易跑浆和溃浆，恶化工作环境，影响煤质。

故综放工作面在使用时应与其他防灭火方法配合使用。

灌浆防灭火方法主要注重于“灭”，即煤层浮现自燃发火征兆时而使用，若煤层无自燃发火征兆时，主要以喷洒阻化剂方法为主，但灌浆系统应每隔 7-10 天运行一次，以保证该系统的可靠性。

3、灌浆材料选择灌浆材料必须满足以下要求：1、不含可燃物或者助燃物；2、粒径直径小于 2mm，细小粒子(粒径直径小于 1mm)占 75%；3、主要物理性能指标：比重 2.4~2.8，塑性指数 9~14，胶体混合物 25~30%，含砂量 25~30%；4、易脱水，又具有一定的稳定性；5、具有能与较少的水混合成浆液的能力，运输时不阻塞管路或者泥浆池；6、便于开采、运输和制备，来源广，成本低。

煤矿采空区煤体自燃原因分析火灾作为矿井生产中的常见灾害之一，对井下生产安全有着严重影响。

根据相关统计显示，中国八成以上煤层存在自然发火倾向，矿井火灾总量中九成左右由煤炭自燃引发。

通过对以往各大科研院校针对煤层自燃现象开展的各项研究的深入分析，可发现采空区煤炭自燃的出现主要受到煤层自燃倾向、煤体粒度、回采面推进速度、漏风量等因素影响。

1、煤层自燃倾向煤炭自身就是典型的可燃物，其自身节理裂隙的发育又为O2提供了可依附的环境，使其能发生氧化并产生热量，当周围环境具备良好的聚热条件时，煤炭便会不断聚热升温，最终达到其着火点后便会发生煤炭自燃。

通常来说，煤炭种类的不同使得其物理特性也存在相异性，因此将煤炭的吸氧能力作为其自燃能力的表征数据，在实际生产中可借助专业的监测设备，对所采煤层煤体吸氧能力进行测定，并结合其它辅助修正指标，可实现对煤炭自燃发火能力的有效确定，从而为井下火灾防治提供参考和指导。

2、煤体粒度井下生产回采作业中，支架上部煤体会在支架的反复支撑中发生破碎，并在作业过程中难以避免地落入采空区内。

此时，煤体破碎程度越大，落入采空区浮煤粒度越小，则其越容易发生氧化，进而引发自燃现象。

煤样粒径越小，其对O2的吸附能力越强，氧化并发生自燃的概率也越高。

这不仅解释了破碎煤体与采空区浮煤容易发生自然发火现象的原因，同时也为更加有效认识和防范采空区浮煤自燃提供了理论指导。

3、回采面推进通过对回采面漏风量、推进距离、采空区温度等数据的监测显示，采空区内温度的变化同回采面的推移距离存在一定关系。

当回采面正常推移时，采空区内浮煤的氧化升温时间相对有限，温度未达到着火点便随着回采面的推移而进入窒息带。

但当回采面推移无法正常开展或速度较慢时，采空区浮煤便会长时间置于氧化升温带，从而持续增温至着火点，诱发自燃发火现象。

通常，在生产作业时，遭遇断层、褶曲等特殊地质条件时，回采面推移必然会放慢速度，这便会导致此时采空区火灾的发生几率大幅提升。

《采空区遗煤的多孔介质特征及自燃模型研究》篇一一、引言煤炭采空区内的遗煤管理，在保障煤矿安全高效开采过程中占据重要地位。

尤其遗煤作为采空区内易积聚煤炭资源的一种状态，其物理特性和化学反应特性的研究对矿井的稳定运营及矿井内环境污染与火势控制的难度起着关键性影响。

本文主要围绕采空区遗煤的多孔介质特征以及自燃模型进行详细探讨。

二、采空区遗煤的多孔介质特征多孔介质指包含众多相互连通或封闭的孔隙的固体材料。

采空区遗煤作为一种多孔介质，其特征主要表现在以下几个方面：1. 孔隙结构：遗煤的孔隙结构复杂，包括大孔、中孔和小孔等，这些孔隙为空气、水分和煤的氧化反应提供了空间和条件。

2. 渗透性：遗煤具有较低的渗透性，这一特性使采空区内积聚的瓦斯、水等不易流经煤层。

3. 比表面积：比表面积是指单位体积或质量物质的表面积，对化学反应的速度影响极大。

采空区遗煤的比表面积较大，这使得氧化反应的表面和热源接点更加集中。

三、遗煤自燃的物理与化学基础自燃现象指因内在原因或外在诱因，而发生自发燃烧的过程。

就遗煤而言，其自燃过程主要基于物理吸附和化学氧化两个过程。

1. 物理吸附：遗煤在多孔介质中吸附氧气和水蒸气等物质，为后续的氧化反应提供条件。

2. 化学氧化：在一定的温度和氧气浓度下，煤中的有机物与氧气发生化学反应，产生热量。

当热量积累到一定程度时，便可能引发自燃。

四、自燃模型研究为了更好地理解并预测采空区遗煤的自燃现象，我们需要构建自燃模型。

这种模型可以解释多孔介质中的煤自燃过程中，热量如何生成和积累以及热流的传输规律等。

一个常见的自燃模型主要包括了物理-化学参数如孔隙度、渗透性、温度场以及物理化学吸附模型与化学反应速率模型的联合模拟等。

这些模型能够帮助我们理解自燃过程的主要影响因素及其作用机制。

五、研究方法与结论研究主要采用实验研究和模拟研究相结合的方法。

首先通过实验测量多孔介质的物理特性，如孔隙结构、渗透性等；然后利用化学反应动力学理论分析自燃过程，通过数学模型描述该过程；最后利用计算机模拟软件对自燃过程进行模拟，分析影响因素及热流传输规律等。

煤矿采空区防灭火技术摘要：目前来看我国煤矿开采工作中采空区处理水平参差不齐，相当一部分企业在作业过程中存在采空区自燃风险大的问题。

本文针对一系列煤矿采空区防灭火技术进行了分析，希望本文所述内容能够进一步提升煤矿采空区防灭火技术应用情况。

关键词：煤矿采空区；防灭火技术；应用1采空区自燃机理采空区煤自燃也称矿井内因火灾，是指遗留在采空区内部的煤在未经点燃而自行燃烧的现象。

其机理目前普遍认为是煤氧复合作用，与空气接触原始煤体在蓄热条件良好的空间内被氧化，温度逐渐升高，直至发生煤自燃。

跟据目前研究成果可将煤自燃分为3个阶段：潜伏期、自热期、燃烧期。

潜伏期煤与氧气发生缓慢氧化，形成不稳定的氧化基，在自热期煤经过长时间的氧化，化学活性增强生成的不稳定的氧化物也开始逐渐分解，煤体温度升高至60～80℃，在温度升高到一定程度，煤开使发生干馏现象，生成碳氢化合物和CO等可燃气体，随着自热期的发展，氧化反应加速，煤温逐渐上升到自燃温度，进入燃烧期，此时，煤发生深度热分解反应，可以观察到明火、烟雾，燃烧过程释放出碳氧化合物和一些烃类气体。

2煤矿采空区防灭火技术2.1通风与监测通风系统以及环境检测系统是保障采空区环境安全以及明确具体数据参数的重要系统，通风系统需要满足整个矿井的整体通风需求，而且需要重点进行通风孔位置的布置，合理的通风孔位配合功率充足的风扇才能最大限度保障井下环境安全。

而通风系统还是均压防火的核心基础，利用通风系统来有效调节两端漏风的风压差，减少气流运动速度，在比较完善的均压防火系统之下两端风压差基本趋近于零，达成这样的目标能够在发生自燃后有效进行火势封闭，减少气流流动、抑制火势发展并增加扑救效率。

另外，在通风系统正常工作的基础上，做好相应的参数监测工作能够及时发现异常情况，及时进行处理则能够有效预防自燃的发生。

2.2预防性灌浆技术预防性灌浆技术就是将一定比例的水、黄土制成泥浆，然后利用泥浆泵将其灌注到采空区中以防止其发生自燃的一种技术。

煤矿采空区自燃发火原因分析及防治方法实践郑煤集团米村煤矿路瑞恒王占钱景奇河南新密市 452394【摘要】煤矿作为我国工业生产的主要能源，有着其他能源无法比拟的地位。

因此在煤矿的生产中也要格外注意，采取各种安全措施来保障生产。

而且对于矿区的采空区，也要重点防护，防止自然火灾的发生。

本文中，笔者将分析造成采空区自燃发火的各种因素，并提出一些方法来控制采空区在生产过程的自燃发火的现象。

【关键词】自燃发火分析防治方法煤炭是我国重要的能源之一。

随着煤炭资源的整合与开发，国有大型矿井兼并小型私有矿井，整合的过程中，煤矿企业的生产规模也在逐渐扩大，随之开采的强度与深度在增加，开采的范围也在扩张，这个时候采空区的煤炭自燃现象就会增多，使得煤矿生产的安全性下降。

所以为了确保生产安全，煤矿企业应当对采空区的煤矿自燃现象进行分析，找到自燃的原因，根据现实具体情况采取相应的防治办法。

一、采空区自燃发火原因分析采空区自燃发火的产生和发展是诸多因素共同影响、相互作用的结果，虽有内在的因素，也有外在的原因，而外在的原因起关键作用。

对采空区出现低温氧化及自燃现象进行分析，主要原因有：①相关工作者对自燃发火原因及相关预防工作认识不到位，没有足够的重视，这样就会疏忽管理，使得一些有害气体肆意堆积。

②各个矿区专职通风的人员没有统一培训，相关专业素质不达标，同时管理者没有一定的自燃发火管理的实践经验，而且并没有投入资金引进专业的仪器仪表，进而无法对一些自燃发火的事件做到第一时间预报与第一时间处理。

③综采工作面在准备（全部沿煤巷掘进）及回采时，由于受顶板及煤质的制约，不同程度的留有一定量的顶煤，顶板冒落破碎后造成采空区存在大量浮煤。

④有些部分煤田为浅部开采，受采动影响，地表有塌陷、裂隙，导致地面漏风。

⑤各矿在布置工作面时普遍留有辅助切巷，这样就破坏了煤柱的完整性，尽管在回采过程中将联络巷密闭由于受采动及地质构造影响，煤柱压跨或在密闭的周围出现裂隙，使多个采空区相通，加之封闭质量不好、又不及时，导致采空区漏风。