露天矿煤炭自燃的原因及防治

露天矿煤炭自燃的原因及防治露天矿煤炭自燃的原因及防治 0 引言引言 哈尔乌素露天矿于 2008 年 1 月正式成立 地表境界南北宽 7 03km 东西长 9 59km 面积 67 45km2 露天矿境界内可采原 煤储量为 1710 97mt 煤层平均厚度为 28 8m 其煤质为中灰 低硫 特低磷 高挥发分 中高发热量 灰熔点高的优质动力 煤 设计生产能力为年产原煤 20 00mt 露天矿坑内非工作帮 下部煤炭于 2009 年 3 月份开始自燃发火 严重威胁矿山日常安 全生产工作 1 煤炭自燃的危害煤炭自燃的危害 1 1 自然给露天矿带来边坡稳定问题 增加了日常边坡管理 的难度 露天矿的北端帮由于煤的自燃 破坏了原设计的边坡 角度 容易发生北端帮台阶塌方 滑坡事故 1 2 由于我矿属于深凹露天矿 煤炭自燃所产生的大量有毒 有害气体很难排出坑外 生产现场作业人员的身体健康受到一 定伤害 污染了环境 影响了设备操作人员的视线 1 3 初步统计从 2009 年 3 月份至 7 月份纯燃烧掉的煤炭近 1000 吨 直接经济损失达 50 万元 由于煤炭的自燃 给矿山 带来了巨大的经济损失 2 煤炭自燃的原因煤炭自燃的原因 煤层自燃又称煤层自然发火 是指在没有外来热源的情况 下 由于煤自身氧化积热 使煤的温度升高而发生的燃烧现象 煤的氧化和自燃是基 链反应 即具有自燃倾向性的煤与空 气接触 能吸附空气中的氧而在煤的表面生成不稳定的初级氧 化物 使煤的化学活性增强 进而煤的氧化速度加快 氧化放 热量加大 当热量不能及时散发时 煤温就会逐渐升高 当达 到煤的着火点时 300 350 便开始自燃 煤炭自燃的必要充分条件是 有自燃倾向性的煤被开采 后呈破碎状态 堆积厚度一般要大于 0 4m 有较好的蓄热条 件 有适量的通风供氧 氧浓度 15 时 煤炭氧化方可较 快进行 上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期 上 述四个条件缺一不可 前三个条件是煤炭自燃的必要条件 最 后一个条件是充分条件 3 哈尔乌素露天矿煤炭自燃的防治哈尔乌素露天矿煤炭自燃的防治 为了防止煤炭自燃 须控制煤与氧接触 并降低反应温度 这是煤矿防灭火技术中最基本也是最重要的原则 3 1 目前 哈尔乌素露天矿采用的灭火方法主要有注水降温 法 强行采出法 土岩堆堵法和隔离法等 3 1 1 注水降温法利用露天矿现有 100 吨 40 吨水车洒水灭 火 对坑下各处进行监护 发现着火 立即注水降温灭火 然 后用推土机 前装机及汽车联合作业 将浇灭的发火煤运至安 全地点 进行彻底处理 水浇灭火 从经济角度讲 水浇灭火 是经济和有效的 但它存在反作用 表现为 水浇灭火只能 灭掉表面火 不能把火彻底灭掉 水把煤层燃烧的灰分 煤 粉等冲刷掉 致使新煤面又暴露在空气中 改善了煤的供氧条 件 成为新的发火点 由于水的作用 产生了大量的水煤气 co h2 h2o 等混合物 难以在较短时间内散发掉 使表 面被灭掉的火又燃烧起来 这就是一个火点总是灭不熄的最直 接原因 水冲刷后 严重地破坏了非工作帮台阶的完整 同 时水注入边坡内 降低了边坡的稳定性 故此方法只适用于坑 下零星火点的防灭火工作 3 1 2 强行采出法对于自燃的煤台阶 用水浇注灭火是没有 明显效果的 极易出现死灰复燃现象 一般采用电铲或前装机 强行采出 排弃至安全排土区 用土岩进行覆盖 此方法由于 电铲或前装机作业时灰尘 烟雾较大 故一般还辅以用注水消 尘降温 该方法适用于小范围灭火 在非工作帮上要与填方夯 实结合 才会收到好的效果 但非工作帮使用此方法 存在塌 方 滑坡等重大安全隐患 3 1 3 黄土堆堵法首先用水扑灭明火后 然后在上面覆盖黄 土 这样使自燃煤与外界空气相隔离 起到灭火的作用 因为 露天煤矿的敞露空间太大 并且爆破后煤层间隙大 无法实现 完全密封 所以这种防治自燃方法没达到长期效果 3 2 针对我矿实际情况 应借鉴国内外防治自燃技术中先进 和有效的措施 3 2 1 灌浆灭火法预防性灌浆是防止煤自燃发火的一项传统 的 也是最为有效 稳定可靠的重要措施 在国内煤矿中得到 普遍应用 灌浆是利用高压水轮或机械设备取土 将其与水按 适当配比 制作成有一定浓度的泥浆 再借助于自然压差或泥 浆泵 覆盖包裹有自燃倾向的煤层 预防性灌浆的作用一是隔 断供氧通道 二是散热 达到破坏聚热环境的作用 此方法应 用于露天煤矿 对预防煤炭自燃能收到明显效果 3 2 2 阻化剂 新型凝胶灭火法国内外已经对煤炭自燃防治 技术已经作了很多的研究 但是采用化学的方法开发阻燃防灭 火材料却是比较新的研究领域 阻化剂 新型凝胶高分子材料 可通过喷洒 压注的形式 输入到煤体中 阻化剂 新型凝胶 扩散 渗透到煤层表面以及煤层缝隙中 高分子乳液具有良好 的粘附煤体特性 并在煤体表面形成柔韧 致密的连续性的高 分子微膜 这种高分子膜具有优异的空气阻隔性能 从而阻隔 氧气与煤炭的接触 防止煤层自燃 但此种方法能否在露天煤 矿中起到明显效果 还需要进一步的验证 4 结论结论 露天矿煤炭自燃的防治工作是一项复杂而艰巨的任务 哈 尔乌素露天煤矿由于面临扩能改造 需要更改原来采矿计划 非工作帮不能及时回填 所以我矿将一直存在煤炭自燃现象 要做好煤自燃的防治工作 应按以下几点要求进行 第一 优 化露天煤矿剥采计划 尽量安排好露煤