防治沿空巷道顶板煤炭及相邻采空区煤炭自燃的措施培训

防治沿空巷道顶板煤炭及相邻采空区煤炭自燃的措施培训CONTENTS目录01沿空巷道及采空区煤炭自燃概述02煤炭自燃监测预警技术03沿空巷道锚网支护技术04喷浆堵漏与通风管理技术CONTENTS目录05采空区防灭火技术应用06采空区封闭与管理措施07特殊工况下防灭火措施08工程案例分析与应用效果01沿空巷道及采空区煤炭自燃概述沿空巷道与采空区自燃的危害与现状

资源损失与经济影响我国每年因煤炭自燃损失煤炭超2000万吨，采空区自燃占总自燃量的60%，直接影响煤矿经济效益与资源回收率。

重大安全事故风险自燃产生CO等有毒气体，浓度可迅速超过1000ppm导致人员中毒；可能诱发瓦斯爆炸（甲烷浓度5%-16%时），我国煤矿火灾中34%与自燃直接相关。

设备损坏与生产中断高温火焰和有害气体损坏井下采掘设备，导致工作面和矿井封闭与停产，如阳泉局曾因火灾封闭综放面4个，冻结煤量近400万吨。

当前防治形势严峻我国近55%以上的矿井存在煤层自燃危险，浅部资源枯竭导致开采深度增加，煤层自燃问题逐步凸显，对防灭火技术提出更高要求。煤炭自燃的条件与机理分析

煤炭自燃的必要条件煤炭自燃需同时满足四个条件：具有自燃倾向性的煤呈破碎堆积状态；有连续通风供氧（氧浓度>12%）；存在热量积聚的蓄热环境；上述条件持续超过自然发火期。

煤自燃的氧化反应机理煤自燃本质是煤中活性组分（如羟基、羧基）与氧发生链式自由基反应，低温氧化阶段生成过氧化物并分解产热，温度升至60~80℃进入加速期，最终达到着火点（210~380℃）引发燃烧。

采空区"三带"自燃风险特征采空区自燃"三带"中，氧化升温带（氧浓度8%~15%、漏风速率0.1~0.24m³/(min·t)）因供氧充足且热量易积聚，是最易发生自燃的区域；散热带漏风大热量易散失，窒息带氧浓度<5%均不易发火。

沿空巷道自燃的关键影响因素沿空巷道因小煤柱破碎、顶板裂隙发育导致漏风量大，相邻采空区遗煤与氧气充分接触，加之锚网支护若存在缝隙易形成局部蓄热环境，加速煤氧复合反应引发自燃。采空区自燃"三带"划分及特征

散热带特征位于采空区靠近工作面侧，漏风量最大，氧气浓度最高，但风速较大导致热量难以积聚，不具备自燃条件。

氧化升温带特征处于散热带与窒息带之间，氧气浓度虽较散热带降低，但仍能满足煤体氧化需求，温度较高且热量易积聚，是最易发生自燃的区域。

窒息带特征位于采空区深部，通风困难，氧气浓度稀薄，虽温度可能较高，但因缺氧无法维持煤体持续氧化自燃。02煤炭自燃监测预警技术温度监测系统的应用

监测孔布设规范在沿空巷道顶板及相邻采空区侧帮，每隔一定距离施工检测孔，埋设WZP铂热电阻温度探头，实现对煤体温度的直接监测。

测温仪器与数据读取采用测温仪联接温度探头，可直接读得各钻孔温度值，从工作面准备到回采期间按时测定，为自燃预警提供基础数据。

温度异常响应机制通过对监测数据的分析处理，当发现温度异常升高时，及时采取有效预防措施，防止煤炭自燃事故发生。气体成分分析与监测方法标志性气体监测指标CO是早期揭露火灾的敏感指标，其浓度超限可作为自燃预警信号；同时需监测O₂、CO₂、CH₄等气体浓度，结合气体产生速率与比值模型（如烯烷比C₂H₄/C₂H₆）提高预测准确性。束管采样与色谱分析技术通过束管抽出钻孔中的气体，利用色谱仪分析O₂、CO、CH₄、CO₂、N₂等浓度值，从工作面准备到回采期间按时测定，为自燃判断提供数据支持。气体传感器实时监测系统在采煤工作面上隅角、回风巷等关键位置安设CO、温度传感器，实现24小时连续监测和超限报警，瓦斯员每班检查并记录气体浓度变化，确保及时发现异常。红外探测与钻孔测温技术

红外探测法的原理与应用红外探测法基于红外辐射场理论，通过建立火源与温度场的对应关系推断高温点位置，可快速识别沿空巷道顶煤破碎或采空区侧煤体的热异常区域。

钻孔测温系统的布设规范在沿空巷道顶板及相邻采空区侧帮，每隔一定距离打检测孔，埋设WZP铂热电阻温度探头，实现从工作面准备到回采期间的连续温度监测，直接读取钻孔内温度值。

温度与气体协同监测机制钻孔同步埋设束管，抽取气体利用色谱仪分析O₂、CO、CH₄等浓度，结合温度数据综合判断自燃风险，当CO浓度超限或温度异常升高时及时预警。监测数据综合分析与预警指标

温度监测数据分析通过WZP铂热电阻温度探头等设备监测钻孔温度，当煤体温度超过70-80℃临界值时，表明已进入自热阶段，需立即采取降温措施。采空区氧化升温带温度较高，是重点监测区域。

气体浓度指标分析利用色谱仪分析钻孔气体中O₂、CO、CH₄、CO₂浓度。O₂浓度低于12%可抑制自燃，CO是早期预警敏感指标，当CO浓度超限或持续上升时，预示存在自燃隐患，需结合烯烷比等复合指标提高准确性。

多参数联动预警机制综合温度、气体浓度等数据建立预警模型。如温度异常升高伴随CO浓度超过24ppm且O₂浓度异常，或出现C₂H₄等标志性气体，应启动相应级别预警，及时排查并处理高温点或漏风通道。

数据趋势研判与响应对监测数据进行动态趋势分析，关注温度梯度变化和气体产生速率。若发现采空区“两道两线”等重点区域出现数据异常，结合漏风检测结果，快速定位自燃风险位置，为采取注氮、注浆等措施提供依据。03沿空巷道锚网支护技术顶板高强度组合锚杆支护设计支护材料选择与参数配置采用高强度锚杆配合树脂锚固剂进行全长锚固，同时铺设菱形金属网及W钢带，形成主动加固体系。顶角区域采用加长锚杆，强化顶板薄弱带支护。支护施工工艺要求锚杆孔位按设计间距布置，钻孔深度确保锚杆全长锚固；树脂锚固剂搅拌均匀，等待凝固达到设计强度后铺设金属网及W钢带，拧紧螺母施加预紧力。支护效果与优势通过现场应用，锚网支护使巷道变形量显著降低，有效减少顶板煤炭及采空区侧小煤柱裂隙，降低漏风量，为防治煤炭自燃创造有利条件。巷道两帮锚杆支护与加固措施

01高强度锚杆支护设计采用高强度锚杆对巷道两帮进行支护，配合树脂锚固剂实现有效锚固，增强煤体自身稳定性，防止帮部煤体破碎垮落。

02双抗金属网铺设工艺在巷道两帮铺设双抗金属网，其具有抗腐蚀、抗老化特性，能有效包裹煤体，阻止裂隙发育，减少漏风通道的形成。

03钢筋梯联合支护应用通过钢筋梯将锚杆连接成整体，使支护力均匀分布，提高对相邻采空区侧小煤柱和实体煤的加固效果，进一步控制煤体变形。

04支护效果与防灭火关联性现场实践表明，两帮锚网支护可显著降低巷道变形量，减少煤体裂隙，从而大幅降低漏风量，为控制煤炭自燃创造有利条件。锚网支护对巷道变形及漏风的控制效果

顶板及帮部支护方案顶板采用高强度组合锚杆全长锚固，配合菱形金属网及W钢带主动加固煤体，顶角加长锚杆加固薄弱带；两帮采用高强度锚杆、树脂锚固剂，铺设双抗金属网及钢筋梯，加固小煤柱和实体煤。

巷道变形量降低效果通过现场观察，锚网支护显著降低沿空巷道变形量，有效控制顶板下沉及两帮位移，维持巷道断面稳定性，为后续防灭火措施实施创造条件。

漏风量减少作用锚网支护减少沿空巷道顶板煤炭及采空区侧小煤柱的裂隙发育，降低漏风通道，从而减少漏风量，对控制顶板煤炭及相邻采空区煤炭自燃具有重要作用。04喷浆堵漏与通风管理技术喷浆堵漏材料选择与施工工艺喷浆材料性能要求喷浆材料需具备高强度、高粘结力及良好的密闭性，以有效封堵沿空巷道顶板及采空区侧煤体裂隙，减少漏风。常用材料包括混凝土、水泥砂浆等，应确保其抗渗性和耐久性，适应井下潮湿环境。典型材料及应用特性可选用添加速凝剂的水泥砂浆，提高早期强度和施工效率；或采用高性能混凝土，增强材料的抗压强度和抗裂性。对于特殊区域，可使用双抗金属网与喷浆材料结合，进一步加固煤体，提升堵漏效果。施工时机与滞后距离喷浆作业应滞后掘进面一定距离进行，通常滞后距离根据巷道变形情况和掘进速度确定，一般为5-10米，以避免掘进扰动影响喷层稳定性，确保喷浆层与煤岩体紧密结合。施工工艺关键步骤施工前需清理巷道表面浮煤、杂物，确保基层干净；采用湿式喷浆工艺，控制水灰比和喷射压力，保证喷层厚度均匀（通常不小于50mm）；喷射后及时养护，防止开裂，形成连续有效的密闭层。质量控制与效果检验施工中需检查喷层表面平整度、无裂缝、无空鼓现象，必要时进行钻孔取样检测其强度。通过漏风量测定，确保喷浆后巷道漏风量降低至安全范围，有效抑制煤炭自燃所需的氧气供给。沿空巷道通风系统优化设计

均压通风技术应用通过调整风窗、使用调压风机或风窗-调压机联合调压等方式，降低漏风通道两端的风压差，减少漏风量，抑制煤氧复合反应，从根本上控制自燃条件。

合理控制巷道风速将沿空巷道风速控制在合理范围，避免风速过小导致供氧不足或风速过大使热量难以积聚。一般认为，风速控制在0.1～0.24米/分钟时，煤最易发生自燃，需通过通风设计避开此危险区间。

优化通风设施布局在选择风门、风窗、挡风墙等通风设施位置时，应尽可能降低采空区、火区的漏风压差，减少漏风量，同时确保通风系统稳定可靠，风流分配合理，避免形成局部高温高氧环境。漏风检测与控制技术措施漏风检测方法

定期采用示踪气体法检查顺槽漏风量，对漏风集中区域加强观测；在沿空巷道顶板及相邻采空区侧帮打检测孔，通过束管分析气体浓度变化，判断漏风情况。喷浆堵漏技术

滞后掘进面一定距离对沿空巷道顶板及相邻采空区侧帮进行喷浆，加固煤体并封堵裂隙，显著降低漏风量，为控制煤炭自燃创造有利条件。均压通风控制

通过调整风窗、使用调压风机或风窗-调压机联合调压等方式，降低漏风通道两端风压差，减少漏风量，抑制煤氧复合反应，预防自燃。密闭墙构筑与管理

在采空区通道口构筑“双墙夹心”结构密闭墙，中间填充不燃性材料，墙体嵌入顶底板及两帮实体煤（岩），预留观测孔和措施孔，定期监测气体与温度。05采空区防灭火技术应用预防性灌浆技术参数与实施01浆液材料配比标准采用黄土、粉煤灰等惰性材料，按水灰比1:1.5-1:2.0配置浆液，确保固水率达90%以上，参考徐州吉安JTF-I防灭火液凝胶固结特性。02灌注压力与流量控制注浆泵工作压力宜控制在1.5-3.0MPa，单孔流量20-40m³/h，确保浆液渗透半径不小于5m，避免采空区形成溃浆通道。03钻孔布置规范要求沿巷道走向每隔10-15m布设注浆孔，孔深进入采空区3-5m，孔径Φ50-89mm，终孔位置应覆盖顶煤破碎带及相邻采空区侧煤柱。04施工时机与周期管理滞后掘进工作面50-100m开始喷浆，回采期间每周注浆1-2次，停采后45天内完成采空区全封闭注浆，单次注浆量不低于采空区体积的15%。注氮惰化技术原理与操作规范注氮惰化技术防灭火原理通过向采空区注入高纯度氮气，降低氧气浓度至煤炭自燃临界值以下（通常<7%），破坏煤氧复合反应条件，抑制热量积聚，从而达到预防和控制煤炭自燃的目的。氮气制备主要技术方法主要包括变压吸附法（PSA）和膜分离技术。PSA技术利用分子筛对氧气和氮气的不同吸附特性实现分离，氮气纯度可达95%-99.999%；膜分离技术利用高分子膜对气体渗透性的差异分离氮气，设备紧凑、启动快。注氮操作核心规范要求采空区出现CO气体或温度异常升高时启动注氮；通过预埋管路向采空区持续或间断注入，注氮量、注氮频率根据采空区范围、漏风情况、气体监测数据动态调整；确保氮气在采空区高、中、低位均匀分布，覆盖关键区域。注氮效果监测与评估指标重点监测采空区内氧气浓度（目标<7%）、一氧化碳浓度变化趋势及温度。如山西某煤矿注氮后，氧气浓度从18%降至5%以下，CO浓度显著降低，有效控制了自燃隐患。普瑞特防灭火专用液应用特性多技术优势集成普瑞特矿用防灭火专用液（JTF-I）集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。高浆水滞留率水浆生成泡沫之后缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率。全方位覆盖能力形成的凝胶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，有效隔绝氧气并持久保持煤体湿润。持久防灭火效果能固结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。三相泡沫与凝胶防灭火技术

三相泡沫防灭火技术原理三相泡沫集凝胶、黄泥灌浆、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，水浆生成泡沫后缓慢形成凝胶，能将大量水固结在凝胶体内，大幅提高浆水在采空区的滞留率，避免浆液流失或溃浆，防火时持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时长久吸热降温，防止火区复燃。

凝胶防灭火技术特性凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤进行大范围全方位覆盖，可固结90%以上水分并形成凝胶层，有效发挥隔氧、降温作用，适用于采空区复杂空间的防灭火需求。

普瑞特矿用防灭火专用液（JTF-I）应用徐州吉安研发的普瑞特矿用防灭火专用液（JTF-I）继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性，在采空区防灭火中能有效覆盖遗煤，持久保持湿润并隔绝氧气，是综合防灭火的有效技术手段。06采空区封闭与管理措施密闭墙设计标准与施工工艺选址与结构类型要求密闭墙应选择顶底板完好、围岩稳定、不受采动影响的位置，避开地质构造带。结构采用"双墙夹心"设计，总厚度不小于2.5米，其中两道主墙厚度各不低于1.0米，中间填充0.5米以上不燃性材料。墙体构筑核心参数掏槽深度：煤巷不小于0.5米，岩巷不小于0.3米；临时密闭需在一周内转为永久结构。墙体必须嵌入实体煤(岩)中，确保与煤岩体接合严密，无缝隙。附属设施配置规范预留直径≥25mm观测孔（带阀门）用于气体与温度监测，墙底设放水孔（按需），并预埋注浆、注氮等措施管延伸至采空区深部，确保后期处置通道畅通。施工工艺流程控制严格遵循"掏槽→砌筑外墙→填充夯实→砌筑内墙→抹面→安装管路→勾缝"流程，砌筑时砂浆饱满，砖缝均匀，墙面抹面平整光滑，施工后需经通风、安全部门联合验收。采空区封闭后的气体监测与管理人工定期气体取样分析瓦斯检查员（通风员）每班至少一次对每个密闭墙的观测孔进行取样分析，检测内容包括O₂、CO、CO₂、CH₄等气体浓度。重点关注CO浓度变化，若超过24ppm或持续上升，O₂浓度异常升高，必须立即汇报并分析原因。自动监测系统实时监控在重要采空区的密闭墙内或回风侧安装CO、O₂、温度传感器，实现24小时连续监测和超限报警，及时捕捉自燃初期征兆，提升预警的及时性和准确性。密闭墙日常检查与维护每周由专人对所有密闭墙进行外部检查，内容包括墙体是否完好、有无裂缝、剥落、漏风现象，墙前有无积水、杂物等，确保密闭墙的密封性和结构稳定性。监测数据档案建立与趋势分析建立采空区防火监测数据档案，每日分析气体、温度变化趋势。当密闭墙内CO浓度持续上升或出现明显增量、氧气浓度异常升高、温度异常升高等情况时，立即启动预警并采取强化措施。封闭区域隐患排查与维护

日常人工巡检制度瓦斯检查员（通风员）每班至少一次对每个密闭墙的观测孔进行取样分析，检测O₂、CO、CO₂、CH₄等气体浓度。重点关注CO浓度是否超过24ppm或持续上升，O₂浓度是否异常升高。自动监测系统部署在重要采空区的密闭墙内或回风侧安装CO、O₂、温度传感器，实现24小时连续监测和超限报警，及时捕捉密闭墙内或周边温度异常升高、气体浓度异常变化等自燃征兆。密闭墙外部状态检查每周由专人对所有密闭墙进行外部检查，内容包括墙体是否完好、有无裂缝、剥落、漏风现象，墙前有无积水、杂物等，确保密闭墙的物理完整性。监测数据档案管理与趋势分析建立采空区防火监测数据档案，每日分析气体、温度变化趋势。当密闭墙内CO浓度持续上升或出现明显增量、氧气浓度异常升高、温度异常升高等情况时，立即启动预警并采取强化措施。07特殊工况下防灭火措施综采工作面停面期间防灭火技术

停面期间瓦斯防治技术瓦斯具有易燃、易爆特性，停面期间易在巷道和工作面积聚形成瓦斯积聚。需采取瓦斯抽放（如利用机井、矿井通风系统）、安全灯监测及密闭封闭等措施，防止瓦斯浓度达到爆炸范围。

停面期间采空区自燃防治通风措施合理的通风系统可将采空区有害气体排出，降低自燃风险。需确保通风量适宜，避免风量过大导致采空区漏风增加氧气供给，或风量过小无法有效散热，维持采空区氧气浓度在安全范围。

停面期间采空区温度与湿度控制采空区自然通风不畅易形成高温区，可采用冷却措施、补气降温等技术降低温度。同时维持一定湿度，通过灌水和湿度控制设备保持煤体湿润，抑制煤体氧化反应速率。

停面期间采空区气体与温度定期检测定期检测采空区温度、氧气含量及CO、CH₄等有害气体浓度，及时发现自燃迹象。可采用预埋测温探头、气体检测仪器等，一旦出现温度异常升高或气体浓度超限，立即采取应对措施。沿空留巷采空区自燃防控策略

采空区漏风综合治理技术采用双墙夹心密闭结构（总厚度≥2.5m），煤巷掏槽深度≥0.5m，岩巷≥0.3m，中间填充黄土或粉煤灰并夯实，配合墙面