巷道自然发火的原因及防治技术.docx

综述巷道自然发火的原因及防治技术煤科总院重庆分院赵善扬摘要介绍了巷道自然发火的特点和产生原因 ,并对巷道自然发火的防治技术进行了探讨 。关键词巷道自然发火原因防治2 . 2 . 1有自燃倾向性遗煤存在据有关资料统计 ,自然发火地点均有煤 炭或有自燃倾向性的可燃物存在 ,这是巷道 自然发火的基本因素 。2 . 2 . 2遗煤破碎后 ,加速了煤的氧化进程在易于发生自然发火的巷道高冒区 、地 质构造带等地方 ,由于受巷道矿压的作用 ,煤 体原有的压力平衡被破坏 ,在形成新的平衡 前 ,煤体在矿压作用下 ,产生大量的裂隙 ,煤 的孔隙率增加 ,使得煤与空气氧化接触的面积增加 ,加速了煤的氧化进程 。2 . 2 . 3适合于自燃的连续供氧条件 在易于发生自然发火的巷道高冒区 、地质构造带及裂隙发育等地方 ,都存在连续的 供氧条件 ,但其连续供氧的方式却有所不同 。地质构造带和裂隙发育带 ,漏风是连续供氧 的主要方式 ,如阳泉矿务局五矿曾对这些地 方进行过插管取气分析 ,其氧浓度在 12 %左 右 ,属空气扩散带 ,与采空区的“可能自燃带” 情况相似 ;而对巷道高冒区来说 ,漏风则很少出现 ,它的供氧方式主要有以下三种 :(1) 高冒 区 内 顶 部 由 于 空 气 成 份 的 变 化 ,密度减小 ,静压值比巷道低 ,这样就形成 自然静压差 ,在静压差的作用下 ,巷道中的空 气往高冒区顶部扩散 ,形成连续供氧条件 ;(2) 巷道中的风流一般呈紊流状态 ,呈 紊流状态运动的风流 ,空气分子不断撞击高 冒区内的空气分子 ,高冒区内的空气分子获 得能量后 ,相互撞击并往上运动 ,使得高冒区41 1引言据有关资料统计 ,巷道自然发火占矿井内因火灾的 30 %左右 ,有的高达 50 %以上 ,如阳泉矿务局五矿 、平庄矿务局元宝矿 、淮南 矿务局孔集矿 、平顶山矿务局十一矿等 。随着沿空掘巷和无煤柱采煤法的推广应用 ,巷道自然发火不断增加 ,且较其它内因火灾有 更大的隐蔽性和危险性 ,也比较难以选择合 适的灭火措施 ,给矿井的安全和生产带来严重威胁 。因此 ,搞清楚巷道自然发火特点和 产生的原因 ,根据具体情况采取相应的有效 措施 ,是防治巷道自然发火的关键 。本文就 巷道自然发火的特点 、产生原因及防治技术 作一介绍 。2巷道自然发火的特点及原因2 . 1巷道自然发火的特点巷道自然发火属矿井内因火灾 ,但是它 与采空区等自然发火相比其特殊性是 :(1) 巷道自然发火主要发生在巷道高冒 区 、地质构造带 、煤体破碎带及裂隙发育的地 方 ;(2) 由于巷道均有支撑物掩盖 ,因而具 有很大的隐蔽性 ,不易发现和处理 ;(3) 由于发生自然发火的巷道一般均有 大量的风量通过 ,因此具有很大的危险性 ,尤 其在高瓦斯矿井 ,其危险性更大 。2 . 2巷道自然发火的原因coalen gin eerno . 51997煤炭工程师 1997 年第 5 期内顶部的空气溢出 ,从而产生连续供氧 ;(3) 巷道高冒区内的煤氧化后 ,产生热 量 ,使其温度升高 ,与巷道内的空气温度有一 温差 ,就产生微量的热风压 。在热风压的作 用下 ,巷道内的低温空气流向高冒区顶部 ,为自燃提供了连续的供氧条件 。热风压值可按 下式计算 :隙进行灌注时 ,应打钻下套管 ,然后接注浆管进行注浆 。3 . 3喷涂堵漏法 对高冒区及易发火的巷道可实施喷涂堵漏 ,隔绝遗煤与空气的接触 ,以达到防止自燃的目的 。目前可用于巷道喷涂堵漏的材料有 水泥沙浆 、粉煤灰 、聚胺脂等 ,喷涂设备可选 用煤科 总 院 重 庆 分 院 研 制 的 kbj - 100/ 6 、 kbj - 50/ 3 系列井下移动式注浆设备 。3 . 4对于高冒区还可以采取下述方法进行预防(1) 改变形状法 这种方法是根据扩散通风原理 ,人为地扩大高冒区洞口的面积 ,消除高冒区内凹凸 不平的地方 ,形成光滑的弧状 ( 如图 1) ,使高p热 = 10 zt /t式中p热 热风压 , pa ;z 高冒区高度 ,m ;巷道中空气密度 ,kg/ m3 ; t 高冒区内温度增值 , ; t 巷道内空气温度 , 。由上式可知 ,热风压的大小与高冒区的 深度和温度增值有关 ,深度愈深 、温度增值愈大 ,则热风压愈大 ,由此产生的风量也愈大 。 由上式还可以看出 ,在高冒区深度一定的情 况下 ,高冒区 存 在 的 时 间 愈 长 , 氧 化 聚 热 愈 多 ,热风压愈大 。2 . 2 . 4有易于聚集热量的条件在巷道高冒区 、地质构造带及裂隙发育 处等易于发生自然发火的地方 ,其漏风或者 扩散 、热风压等所产生的风速均较小 ,不能将 煤氧化所产生的热量带走 ,产生的热量愈积 愈多 ,温度升高 ,加速了煤的氧化 ,最终导致自然发火 。图 1 改变形状法示意图冒区顶部氧化产生的热量易于被及时带走 ,消除蓄热发火的条件 。此种方法适用于空洞 不深 ,但范围较大的高冒区 。(2) 导入风流法 此种方法是将巷道风流导入高冒区内 ,用导风板 (木板) 、风障 、导风筒等把巷道风流 导入高冒区内 ( 图 2) , 以带走高冒区内氧化 产生的热量 ,达到预防自燃的目的 。此方法适用于空洞范围不大 ,而高度较大的高冒区 。3巷道自然发火的预防根据巷道自然发火的特点和原因 ,可采取以下措施预防巷道自然发火 。3 . 1 在巷道掘进过程中 ,打眼放炮要尽量少 破坏巷顶及两边煤体 ,放炮后要及时支护 ,防 止巷道顶煤垮落 ,形成高冒区 。3 . 2 注浆法在巷道使用过程中 ,对高冒区 、地质构造 带和裂隙发育处等易发生自然发火的地方灌注凝胶 、发泡水泥或黄泥浆等 。对高冒区进行灌注前 ,应首先背板 、抹灰 ( 或在背板上垫 编织袋) ,然后插管灌注 。对地质构造带 、裂42 图 2 导入风流法示意图3 . 5在采取了上述预防措施的同时 ,还应建立重点部位的记录 ,定期检查 。coalen gin eerno . 51997煤炭工程师 1997 年第 5 期用黄土或粉煤灰等不燃材料制成的浆液灌注火源点 ,充填空隙 ,包裹煤体 ,阻止氧化 , 达到灭火的目的 。对巷道高冒区 、地质构造 带 、裂隙发育处的注浆工艺与防火注浆工艺 相同 。4 . 4 注氮法利用氮气的不燃特性 ,可以稀薄空气中 的氧 ,造成缺氧窒熄进行灭火 。具体做法是 在自然发火的巷道高冒区等地方包帮 、背板 、 抹灰或进行喷涂堵漏后插管注氮 (如图 3) 。4巷道自然发火的治理巷道自然发火的治理方法多种多样 ,应根据火区地点 、着火程度 、火区的面积等作出 选择 ,但应坚持的原则就是要保证火区处理迅速 、有效 。目前常用的处理方法有 :4 . 1挖除火源法 挖除火源法就是用人工将火源挖掉 ,然后结合插管灌水将火灭掉 。如阳泉矿务局五 矿就采用此法成功地处理过多次巷道自然发火 。但挖去火源后形成一空洞 ,对高瓦斯矿 井容易引起瓦斯积聚 ,因此 ,应及时进行包帮 背板注浆充 填 。这 种 方 法 适 用 于 着 火 时 间 短 、着火范围小 、且火源位置离巷道壁不远的 情况下 。4 . 2 注水法根据水能吸热降温的物理特性 ,将高压 水管直接或打钻 (当火源位置较远时) 插管至 火源位置进行连续注水灭火 。水的作用 : 一 是吸热降温 ; 二是注水后在残煤表面形成水膜 ,阻止和减弱残煤与氧气的接触 ,当水充满 残煤的裂隙和缝隙时 ,还能封堵供氧通道 ;三 是水遇热变成水蒸气后 ,能排走煤中原有的 空气 ,阻止氧化 ,从而达到灭火的目的 。4 . 3 注浆法图 3注氮灭火示意图参 考 文 献1欧治顺 ,马中飞 1 冒落空洞煤炭自燃的浅析与防治 1 煤矿安全 ,1988 (12) :2831邵长宏 ,刘 忠 1 巷道冒顶煤炭自然发火的预防 和处理 1 煤炭工程师 ,1991 (5) :2931(责任编辑 唐自强)2(上接第 38 页)另外 ,钻孔时出现的喷孔现象 ,是一种瓦 斯动力现象 ,这说明喷孔段周围存在一定程 度的突出危险性 。这些地方测定的 k1 值在一定程度上反映了这种突出危险性 。从白皎 矿 20112 、2212 、2232 和 1582 四个区段实测 的 k1 值来看 ,喷孔段周围测定的 k1 值共 41 组 , 其中最小值为 0 . 598 3 。该值略大于按最 小 f 值 0 . 14 和 ( 2) 式计算的临界值 0 . 557 3 。 这说明实验得出的临界值与实际基本相符 。4结语从白皎矿实践来看 , 用费歇判别法确定该矿