煤矿煤层自燃发火防治技术与管理培训

煤矿煤层自燃发火防治技术与管理培训CONTENTS目录01煤层自燃发火概述02煤层自燃发火影响因素03开拓开采预防技术措施04通风防火与监测预警体系CONTENTS目录05防灭火技术措施应用06防灭火安全管理措施07典型案例分析与经验总结01煤层自燃发火概述煤层自燃的定义与危害煤层自燃的科学定义煤层自燃是暴露在空气中的煤因氧化放热升温至燃点引发的自然现象，本质为煤与氧气作用产热的低温氧化过程，发展分为潜伏期、自热期、燃烧期三个阶段。煤层自燃的必要条件煤体自燃需同时满足四个条件：具有自燃倾向性的煤以破碎状态存在；存在连续的供氧条件（漏风风速1.2～2.0m/min、漏风量0.1～0.24m³/min）；煤炭氧化生成的热量易于积聚；上述条件持续稳定足够的时间。对矿工生命安全的威胁煤层自燃会产生大量一氧化碳等有毒有害气体，导致矿工中毒、窒息，同时高温和火焰直接对井下人员造成烧伤、死亡等严重后果，是煤矿安全生产的重大隐患。对煤炭资源与矿井设施的破坏自燃灾害每年吞噬大量煤炭资源，据统计国有重点煤矿中约56%的矿井存在煤层自然发火危险，特厚煤层开采尤为严重；同时烧毁井下设备、巷道等设施，造成巨大经济损失，打乱正常生产安排。引发次生灾害的风险煤层自燃易引发瓦斯、煤尘爆炸等次生灾害，扩大事故影响范围和危害程度，还可能导致地表塌陷，破坏生态环境，如2015年乌鲁木齐县火石山煤层自燃导致山体烧出大型塌陷窟窿。自燃发火的三个发展阶段潜伏期（准备期）煤体暴露于空气中，发生低温氧化反应，释放少量热量和CO₂、CO等气体。此阶段发热量少，若热量及时扩散，煤体温度无明显升高。煤的变质程度、水分等因素影响该阶段长短，如褐煤潜伏期较短。自热期氧化速度加快，不稳定氧化物分解，释放热量使煤体温度上升。当温度超过临界温度（60～80℃）后，煤温急剧增加，出现矸馏，生成碳氢化合物、氢气等火灾气体，煤呈赤热状态，向燃烧期过渡。燃烧期煤体温度达到着火点（300～350℃）后发生燃烧。此时空气中氧含量显著减少，二氧化碳数量倍增，产生较多一氧化碳，巷道中出现浓烈火灾气味和烟雾，有时出现明火，火源温度可达1000℃左右，严重威胁矿井安全。自然发火期的确定方法

巷道中煤层自燃发火期计算以自燃发火地点从暴露煤之日起至发生自燃发火时为止的时间计算，一般以月为单位。

回采工作面煤层自燃发火期计算以工作面开切眼之日起发生自燃发火时为止的时间计算，一般以月为单位。

煤层自燃发火期统计要求每一煤层的所有回采工作面和巷道，都应进行自燃发火期的统计，以确定该煤层的自燃发火期。易自燃区域分布规律采煤工作面两道两线

包括进风道、回风道、停采线、开采线。工作面回采结束后，停采线前方因煤壁支承不易冒实，易形成漏风通道；开采线附近煤体破碎，氧化条件充分。采空区及联络巷附近

存在大量遗煤且未及时封闭或封闭不严的采空区，特别是采空区内联络眼附近，易因漏风供氧导致热量积聚，是自燃高发区域。地质构造复杂带

断层、褶皱发育地带及岩浆入侵区域，煤质松软、破碎，煤层层理、节理高度发育，易漏风且煤体吸附氧能力增强，自燃风险显著。护巷煤柱与巷道冒顶区

护巷煤柱受采动压力影响变形破碎，巷道冒顶区浮煤堆积，均为氧气渗透和热量积聚提供条件，是井下自燃发火的常见地点。通风设施及风压变化区

风门、风窗等通风设施附近及风压变化较大区域，易形成漏风通道或负压喘息现象，加剧采空区及煤柱的自燃风险。02煤层自燃发火影响因素内在因素：煤质特性分析

煤的变质程度与自燃倾向性煤的变质程度是自燃倾向性的决定性因素。褐煤最易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤的自燃倾向性介于二者之间，其中长焰煤和气煤的自燃危险性较大。

煤岩成分的氧化活性差异不同煤岩成分氧化性不同：丝煤在常温下吸氧量最多，是自燃的导因；镜煤与亮煤脆性大、易破碎，氧化接触面积大，着火温度低，在丝煤诱导下易自燃；暗煤最难自燃。

煤的含硫量影响同牌号煤中，含硫矿物（如黄铁矿）越多越易自燃。黄铁矿比热小，低温氧化产热使煤体温度增值大，分解产物吸氧性更强，还会使煤体膨胀松散，增大氧化表面积。

煤的粒度与孔隙特性完整煤体不易自燃，破碎后自燃性显著提高。粒度越小、孔隙率越大，与氧接触表面积越大，着火点越低。如粒度小于1mm的烟煤着火点可降至190～220℃。

煤的瓦斯含量作用瓦斯含量较高的煤，其内表面吸附的瓦斯可隔离煤与空气，使煤氧复合困难，延长自燃准备期。当煤中残余瓦斯量大于5m³/t时，煤往往难以自燃，但瓦斯放散后自燃性增强。外在因素：地质采矿条件

地质构造的影响断层、褶皱、裂隙发育带等地质构造，会使煤体破碎，增加氧气渗透通道，提升自燃风险。如断层附近煤体吸附氧能力增强，易形成漏风通道导致自燃。

煤层赋存条件的作用煤层倾角越大，开采时煤炭回收率低、采空区不易封闭，自燃危险性增加；煤层越厚，热量越易积聚，厚煤层自燃发火次数相对更多。

开采技术与工艺的影响采煤方法与回采工艺直接影响遗煤量和采空区状态。如长壁式采煤法回采率高、漏风少，较房柱式更利于防火；后退式开采可减少采空区漏风，降低自燃风险。

通风系统与漏风的危害通风系统不合理易导致采空区、煤柱等区域漏风。漏风风速在1.2～2.0m/min、漏风量0.1～0.24m³/min时，易为煤体氧化提供持续氧气，促进自燃发生。

采空区管理的关键作用采空区遗煤多、封闭不及时或不严实是自燃高发区。工作面回采结束后45天内未永久性封闭，采空区残煤氧化易引发自燃；停采线、开采线附近因漏风通道易发火。通风系统对自燃的影响

漏风是自燃的关键诱因漏风为煤体氧化提供持续氧气，当漏风风速在1.2～2.0m/min、漏风量0.1～0.24m³/min时，易形成热量积聚环境，促进自燃发生。

通风系统设计原则应采用网络结构简单、风网阻力适中的系统，确保风流稳定、漏风量少；优先选择分区式或对角式通风，各采区单独回风，降低采空区漏风风险。

通风设施的防火作用风门、风窗、挡风墙等设施位置需合理布置，以降低采空区、火区漏风压差；避免在风压变化频繁区域设置设施，防止形成负压喘息加剧自燃。

工作面通风方式选择采煤工作面宜采用“U”型通风（一进一回），确保新风与乏风不经过采空区；禁止串联通风，减少风流紊乱导致的局部漏风。03开拓开采预防技术措施合理开拓布置与巷道设计

主要巷道布置原则矿井井筒、集中运输大巷和总回风巷等服务时间较长的巷道应优先布置在岩层中或不易自燃的煤层内，若必须布置在易自燃煤层中，须采用砌碹或锚喷支护，并对碹后空隙和冒落处用不燃性材料充填密实。

采煤方法与回采工艺选择开采易自燃和自燃煤层时，必须采用后退式开采，优先选用长壁式采煤法，推行综合机械化采煤，采用全部垮落法管理顶板，以提高回采率和回采速度，减少遗煤和漏风。

采区巷道与煤柱留设采区巷道布置应避免形成“孤岛”工作面，区段开采顺序宜采用先采上层煤后采下层煤、先采上区段后采下区段的方式。厚煤层分层开采时，区段巷道宜采用垂直分布，减少或不留煤柱，降低煤柱破碎和漏风风险。

巷道掘进与维护要求巷道掘进过程中应尽量避免过分破碎煤体，遇断层、破碎带等地质构造时，需清除浮煤并采取喷浆等加固措施；对巷道冒顶区必须及时用不燃材料充填密实并定期检查，防止形成漏风通道和自燃隐患。采煤方法与回采工艺优化

01优先选择长壁式采煤法长壁式采煤法具有回采率高、回采速度快、采空区易于封闭的特点，能有效减少遗煤量和暴露时间，降低自燃风险，是开采有自燃倾向煤层的优选方法。

02严格采用后退式回采顺序开采有自燃倾向性的煤层时，必须采用后退式回采，禁止前进式回采。这种方式可避免采空区漏风，减少遗煤氧化机会，确保在自然发火期内完成回采并封闭采空区。

03推广综合机械化采煤工艺采用综合机械化采煤，能提高回采效率和速度，缩短工作面在采空区的停留时间，使采空区热源难以形成，从而有效预防煤层自燃发火。

04合理选择顶板管理方式应采用全部垮落法或充填法管理顶板。充填法能有效隔绝空气，减少漏风；全部垮落法可使顶板及时冒落压实采空区，降低遗煤氧化自燃的可能性。

05优化采区设计与参数根据煤层自然发火期的长短和回采速度确定采区尺寸，确保在自然发火期内完成采区开采。避免盲目加大采区走向长度，防止采空区未采完即发生自燃。采空区管理与煤柱留设规范采空区快速封闭与注充填工作面回采结束后，必须在45天内完成永久性封闭，密闭墙厚度不小于500mm，周边掏槽见硬底硬帮。封闭后30天内开始注浆充填，采用埋管、插管或洒浆等方式，使浆液充满采空区空隙，隔绝空气并胶结冒落矸石。采空区漏风控制技术措施优化通风系统，降低采空区进回风侧压差，减少漏风量。对巷道冒顶区及时用不燃性材料充填密实，分层开采时首层铺设金属网确保注浆质量，防止顶板裂隙漏风。工作面上下尾巷随推进及时临时封闭，减少向采空区漏风。合理煤柱留设与保护措施开采易自燃煤层时，尽量采用无煤柱开采技术，减少煤柱破碎。必须留设的煤柱应根据地质条件和矿压计算宽度，避免煤柱受压变形产生裂隙。护巷煤柱区域加强支护，定期检查煤柱完整性，对破碎煤柱及时喷浆或注浆加固，防止漏风氧化。采空区动态监测与隐患排查每周至少检查一次采空区密闭情况，测定回风巷道和可能发热地点的温度、风量及气体浓度（O₂、CO、CO₂等）。每15天检查一次废弃巷道密闭，利用束管监测系统或人工取样分析采空区气体成分，发现温度异常（超过50℃）或CO浓度升高时，立即采取注氮、灌浆等措施。提高回采率与推进速度措施01优化采煤方法与工艺采用走向长壁后退式采煤法，推行综合机械化采煤，提高回采效率与资源回收率，减少遗煤。采用全部垮落法管理顶板，降低采空区漏风风险。02加强工作面浮煤清理在井下煤层中掘进巷道和回采工作面作业时，及时打扫巷道两帮和采煤工作采场内浮煤，避免煤炭遗留形成自燃发火源。03合理控制煤柱留设与管理严格按作业规程管理煤层顶板，控制矿山压力，减少煤柱破裂。采区设计应少留煤柱，推广无煤柱开采技术，降低煤柱自燃风险。04加快工作面推进速度选取先进高效的采煤方法和工艺，坚持正规循环作业，提高回采速度，使采空区热源难以形成。根据煤层自然发火期确定采区开采期限，确保在发火期前完成回采。05及时封闭采空区采煤工作面回采结束后，必须在45天内撤出一切设备，对采空区进行永久性封闭。密闭墙应周边掏槽见硬底、硬帮，顶要接实，并采取喷浆堵漏等措施。04通风防火与监测预警体系通风系统优化与漏风控制

合理选择通风系统类型矿井走向长度大于4公里时，宜采用对角式或分区式通风，降低通风阻力；距地表较近、倾斜长度长的缓倾斜煤层，可采用中央边界式通风。工作面宜采用"U"型通风方式，一进一回，减少采空区漏风。优化通风网络与设施布局实行并联通风，避免串联通风，以减少漏风并利于风量调节。通风设施（风门、风窗等）位置应尽量降低采空区、火区的漏风压差，减少漏风量，且确保在发生火灾时便于控制风流。加强巷道及采空区漏风治理沿空巷道可挂帘布、喷涂塑料泡沫或利用可塑性胶泥堵塞漏风。巷道掘进中出现的冒顶区需及时用不燃材料充填密实。采空区应促使顶板冒落压实，工作面上下尾巷随推进及时临时封闭，减少漏风通道。严格通风系统维护与管理定期检查通风设施的完好性，确保风门闭锁等功能正常。合理控制巷道内风压，避免因风压变化频繁导致采空区负压喘息加剧自燃。加强瓦斯抽放管路管控，降低瓦斯对通风系统的干扰。气体监测指标与仪器配置关键气体监测指标煤层自燃不同阶段的特征气体包括：潜伏期以CO为主；自热期出现C2H4；燃烧期O2显著降低、CO2倍增。其中CO、C2H4是重要的指标气体。常规监测仪器类型主要包括：气体检测仪（可检测O2、CO、CO2、CH4等）、红外线测温仪、红外线热像仪等，用于实时监测气体浓度和温度变化。自动监测系统配置开采有自燃倾向性煤层的矿井，主要回风巷、采煤工作面上隅角及回风巷必须安设CO、温度传感器，瓦斯员检查内容中需加入CO、温度检查。束管监测系统应用束管监测系统通过多芯束管将井下气样抽到地面，利用相应仪器进行分析，可实现对自燃火灾的早期识别和预报，具有采样及时、连续监测、数据可靠等优点。束管监测系统应用技术

系统组成与工作原理束管监测系统主要由井下采样束管、地面分析中心、抽气泵及数据处理软件组成。通过多芯束管将井下气样抽至地面，利用气相色谱仪分析氧气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯等气体浓度，结合温度监测数据，实现对煤层自燃发火征兆的早期预警。

关键监测指标与阈值设定核心监测指标包括一氧化碳（CO）、乙烯（C₂H₄）及温度。通常设定CO浓度超过24ppm或出现C₂H₄时触发预警，温度异常升高（如超过60℃）需立即采取措施。系统可实时显示气体浓度变化曲线，辅助判断自燃发展阶段。

重点监测区域布置原则监测点优先布置在采空区、停采线、工作面上隅角、回风巷及地质构造带等易自燃区域。采空区可通过预埋束管实现全周期监测，工作面推进过程中动态调整采样点位置，确保对高风险区域的全覆盖。

系统优势与日常维护要求束管监测系统具有采样及时、连续监测、数据可靠等优势，可在井下断电情况下持续工作。日常需定期检查束管气密性、清理过滤器，校准色谱仪精度，确保数据准确性；每7-10天进行一次系统整体调试，保障其长期稳定运行。自燃发火征兆识别方法感官识别法通过人体感官直接判断，如闻到煤油味、松香味或臭味等异常气味；观察到巷道壁"挂汗"、雾气或微小烟雾；人体感到头痛、头晕、精神疲乏等中毒症状。气体成分分析法监测井下气体变化，关键指标包括一氧化碳（CO）浓度异常升高、乙烯（C₂H₄）等烯烃气体出现，氧气（O₂）浓度降低，二氧化碳（CO₂）浓度增加，是早期识别自燃火灾的可靠方法。温度监测法使用温度计、红外线测温仪等设备，检测煤体、围岩或空气温度。当煤层温度超过60-80℃临界值时，氧化速度急剧加快，需立即采取措施；采空区、冒顶区等重点区域温度异常升高是重要征兆。外部征兆观察法观察煤层表面出现暗红、黑红等变色区域，裂隙中或煤堆内部有发亮、发光现象；巷道内出现不明来源的蒸汽或雾气，尤其在阴凉、通风不良区域更需警惕。05防灭火技术措施应用预防性灌浆技术工艺

采前预灌工艺针对特厚煤层或老空区较多的易自燃煤田，在开采前预先进行灌浆作业，通过浆液充填煤体裂隙，隔绝氧气并抑制氧化反应，为后续开采创造安全防火条件。

随采随灌工艺随着工作面推进同步向采空区灌浆，主要方法包括埋管灌浆、插管灌浆和洒浆。该工艺可有效防止遗煤自燃，同时胶结冒落矸石形成再生顶板，为下分层开采提供保障。

采后灌浆工艺适用于自燃倾向性不严重的厚煤层，在上分层工作面采完后，封闭停采线上下出口，通过上出口密闭内插管大量灌浆，充填易自燃空区，阻止残煤氧化升温。

灌浆材料与参数要求灌浆材料需不含可燃物，粒径小于2mm（其中小于1mm的细小粒子占75%），比重2.4~2.8，塑性指数9~14。浆液应能均匀覆盖浮煤，主干管管径不小于4吋，支管不小于3吋，确保管路畅通和灌浆效果。阻化剂选择与喷洒方法

01常用阻化剂类型阻化剂可采用无机盐化合物如氯化钙(CaCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、氯化铵(NH₄Cl)、氯化钠(NaCl)、三氯化铝(AlCl₃)以及水玻璃等溶液。

02阻化剂作用机理阻化剂吸附在煤的表面形成稳定的抗氧化物保护膜，降低煤的吸氧能力；溶液蒸发吸热降温；降低煤在低温时的氧化活性；某些阻化剂(消石灰)与煤内物质化合，生成不易自燃的物质。

03架间喷洒阻化剂在采煤工作面支架之间对煤体表面进行喷洒阻化剂溶液，形成保护层，阻止煤体与氧气接触，减缓氧化进程。

04采空区注凝胶凝胶是阻火剂的一种，通过向采空区注入凝胶，其能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。惰性气体防灭火技术

技术原理与核心作用惰性气体防灭火技术通过向有自燃危险或已封闭的区域注入氮气、二氧化碳等不可燃气体，降低区域内氧气浓度至12%以下，从而抑制煤炭氧化自燃或使火源因缺氧而熄灭。

常用惰性气体类型主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气等。其中氮气因来源广泛、成本较低且安全性高，在矿井防灭火中应用最为普遍。

适用场景与实施方式适用于已封闭的火区、有自燃危险的采空区、高冒区等。实施时需通过专用管路将惰性气体持续注入目标区域，可结合密闭墙等措施提高气体利用率，确保氧浓度降至临界值以下。

技术优势与注意事项优势在于能快速降低氧浓度、灭火效果彻底、不损坏设备且无二次污染。注意事项包括需监测气体分布均匀性，防止局部漏风导致氧浓度回升，同时避免氮气泄漏引发人员窒息风险。凝胶与三相泡沫灭火技术

凝胶灭火技术原理凝胶通过在煤体表面形成保护膜隔绝氧气，堵塞漏风通道，并利用其吸热特性降低煤体温度，抑制氧化反应。常用硅胶等材料，适用于高、中、低位火源及浮煤的全方位覆盖。

三相泡沫灭火技术优势三相泡沫集凝胶、黄泥灌浆、氮气和阻化剂优点于一体，能大范围覆盖采空区，固结90%以上水分形成凝胶层，持久保持煤体湿润并隔绝氧气，兼具降温与隔氧双重作用。

普瑞特矿用防灭火专用液应用普瑞特防灭火专用液(JTF-I)生成泡沫后缓慢形成凝胶，避免浆水流失，提高采空区滞留率，可全方位覆盖火源，防火时持久隔氧降温，灭火时防止火区复燃，适用于复杂火区治理。采空区封闭与管理规范采空区封闭时限要求采煤工作面回采结束后，必须在45天内撤出一切设备并对采空区进行永久性封闭；因故不能按期封闭的，需制定专项防火措施并报矿审批。密闭墙构筑标准密闭墙厚度不得小于500mm，周边需掏槽见硬底、硬帮，顶部接实；密闭及墙前巷道需喷浆堵漏，喷浆厚度不小于100mm，墙前巷道喷浆至外口。采空区封闭后管理要求封闭后30天内开始充填注浆；每周至少检查一次密闭情况，测定采空区回风巷道及可能发热地点的温度和风量；每15天检查一次废弃巷道密闭情况。特殊区域封闭措施对已报废自燃煤层中的联络巷、采止线，采用喷洒阻化剂加防火墙的方法防火，防火墙设两道，间距大于5m，以不燃材料构筑，两墙间充填掺阻化剂的泥浆。06防灭火安全管理措施防灭火组织机构与职责防灭火领导小组组成由矿长任组长，总工程师任副组长，成员包括通风、生产、安全、机电等部门负责人，负责统筹防灭火工作决策与部署。通风部门核心职责具体负责防灭火技术措施的制定与实施，每日分析自燃发火观测点数据，发现征兆立即上报并采取措施。生产技术部门职责从采掘设计源头把控防火关，合理布置采区与工作面，确保回采速度满足防火要求，提高回采率减少遗煤。安全监察部门职责参与防灭火安全措施制定，督促检查措施落实情况，对隐患整改进行跟踪监督，确保防火工作有效执行。基层区队职责严格按作业规程施工，及时清理浮煤，加强顶板管理，发现自燃征兆（如异味、温度升高等）立即汇报调度室。隐患排查与监测制度

日常巡检制度矿井每周不少于两次对井下采掘工作面及其他可能发火地点的防护情况进行调度，发现结构性问题及时处理；瓦斯员检查内容中加入CO、温度检查，安设位置及检查次数同瓦斯检查。

监测指标与方法主要监测指标包括CO、CO₂、O₂浓度及温度，采用气体分析法（如束管监测系统）、温度传感器、红外线热像仪等设备，对采煤工作面上隅角、回风巷、采空区密闭等重点区域进行实时监测。

预测预报与分析开采有自燃倾向性煤层的矿井必须开展自燃火灾推测预报工作，每周报表由通风科科长签字审核，每月形成火情分析报告；通风科每日分析自燃发火观测点数据，发现征兆立即上报。

重点区域排查重点排查采煤工作面两道两线（进风道、回风道、停采线、开采线）、地质构造带、护巷煤柱、巷道冒顶区及采空区密闭等易自燃地点，对冒顶区及时进行防自燃处理并定期检查。应急处置预案与演练火灾应急处置基本原则任何发现火灾时，应视火性质、通风和瓦斯情况，立即采用一切可能的办法直接灭火，控制火势，并迅速报告矿调度室。电气设备着火时，应首先切断电源。在切断电源前，只准使用不导电的灭火器材进行灭火。火灾应急预案核心内容矿井一旦发生煤层自然发火事故，必须按照火灾应急预案执行，明确应急组织机构、预警报告程序、人员撤离路线、灭火救援措施、医疗救护等关键内容，并报分公司调度室及通风调度。掘进工作面灭火处置要点要保持巷道的通风原状，即风机停止运转的不要随便开启，风机开启运转的不要盲目停止。如火巷道有爆炸危险，则不得入内灭火，而要在远离火区安全地点建筑密闭墙。煤巷发生火灾，若部分通风机已停转且无需救人时，严禁进入灭火或侦察，应立即撤出附近人员，远距离封闭。应急演练组织与要求定期组织煤层自燃应急演练，使员工熟悉应急预案、操作流程和应急器材的使用。演练应模拟不同火灾场景，如采空区自燃、巷道冒顶区发火等，检验应急响应速度、协调配合能力