煤矿综合治理自燃发火的技术措施培训

煤矿综合治理自燃发火的技术措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01煤自燃基础理论与危害02矿井自燃火灾特征与影响因素03自燃发火预测预报技术04开拓开采与通风防火技术CONTENTS目录05防灭火材料与技术应用06火灾治理技术与工程实践07安全管理与应急处置01煤自燃基础理论与危害

煤自燃的定义与本质煤自燃的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。

煤自燃的本质特征煤自燃的本质是煤体中的活性位点与氧气发生氧化反应，持续释放热量并逐渐积聚，最终达到燃点引发燃烧的低温氧化过程。

煤自燃的必要条件煤体自燃需同时满足四个条件：具有自燃倾向的煤呈破碎状态堆积且厚度大于0.4m；有连续供氧（氧含量大于12%）；具备良好蓄热条件；上述条件共存时间大于煤的自燃发火期。潜伏期：氧化准备阶段煤自燃发展三阶段特征自煤层被开采接触空气起至煤温开始升高的阶段，以物理吸附为主，放热小。煤表面分子结构激活，化学性质变活泼，燃点降低，颜色变暗。其长短取决于煤的分子结构、物理化学性质及外部条件，改善散热、通风供氧可延长潜伏期。自热期：氧化升温阶段煤温开始升高到达着火点的阶段。氧化速度增加，放热量大，煤温及其环境温度升高；产生CO、CO₂和碳氢类气体，散发煤油、汽油味等气味；有水蒸气生成，火源附近出现雾气，巷道壁可能“出汗”；微观结构发生变化，若在临界温度（一般为70℃）前改变供氧和散热条件，煤可进入冷却阶段。自燃期：燃烧发生阶段煤温升高到燃点后，若供氧充分则发生明火燃烧，出现明火和大量高温烟气，含CO、CO₂和碳氢化合物；若供氧不足则产生烟雾无明火，发生干馏或阴燃，CO多于CO₂，温度低于明火燃烧。

煤自燃的必要条件分析

具有自燃倾向性的煤呈破碎状态煤体需具有自燃倾向性，且以破碎状态存在，厚度通常大于0.4m，破碎状态增大煤与氧气接触面积，为自燃提供物质基础。

持续的供氧条件需要有大于12%氧含量的空气通过碎煤，漏风风速一般在1.2～2.0m/min，漏风量为0.1～0.24m³/min，为煤的氧化反应提供充足氧气。

良好的蓄热环境煤体氧化生成的热量易于积聚，需具备合适的通风条件，使热量无法及时散发，当煤温升高到临界温度（一般为70℃）以上时，氧化急剧加快。

足够的氧化持续时间上述三个条件共存的时间需大于煤的自燃发火期，不同煤层自燃发火期不同，如2#煤最短发火期为83天，5#煤为78天，时间不足则难以自燃。煤自燃的主要危害表现

威胁矿工生命安全煤自燃产生大量有毒有害气体，如一氧化碳、二氧化碳等，易导致人员中毒或窒息，严重威胁井下作业人员生命安全。

破坏煤炭资源与设备自燃会烧毁大量煤炭资源，造成资源浪费，同时高温火焰和有害气体还会损坏井下设备，影响矿井正常生产接续。

引发次生灾害煤自燃可能引发瓦斯爆炸等重大事故，扩大灾害影响范围，如新疆阜康气煤一号井田区曾因自燃引发严重安全事故。

造成环境破坏自燃产生的大量烟气和温室气体排放，污染大气环境，同时可能导致地表塌陷等地质灾害，破坏生态平衡。02矿井自燃火灾特征与影响因素

矿井自燃灾害分布特征区域分布特征我国煤矿自燃灾害在新疆、内蒙古、陕西、山西等煤矿区大量存在，如新疆阜康气煤一号井田区、陕西神木龙华煤矿区等，这些区域因地质气候因素多发煤田火灾。

空间分布特征火区立体相互沟通，面积大，漏风及火源点多，治理困难。易自燃点包括有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区（特别是采空区内的联络眼附近和停采线处）、巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱、巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。

分布规律总结所有的自然发火点都分布在采煤工作面的两道两线（即进风道、回风道、停采线、开采线）、地质构造带和护巷煤柱间。地质构造复杂、断层多的地带因煤质松软、破碎，易漏风，自燃危险性加剧。

煤自燃及复燃机理研究01原煤常温氧化机制：活性位点的发现煤中存在原生的活性位点，一旦和氧气接触会迅速氧化，并产生CO等氧化气体。原生活性位点浓度与煤的变质程度相关，变质程度越低，原生活性位点浓度越大。

02低阶煤CO超限的成因与治理实践低阶煤正常生产中上隅角CO超限的原因主要来源于活性位点的常温氧化。在内蒙古和陕北三处矿井应用活性位点抑制剂，成功将CO浓度恢复至正常水平。

03煤体复燃机理：次生活性位点的产生煤体在受热分解条件下会产生次生活性位点，一旦接触氧气迅速氧化。活性位点常温氧化可使煤体不必经过长时间潜伏期直接进入自热阶段，大幅缩短自然发火期。

04热分解煤体复燃的实验验证通过热分解促进活性位点产生的方式，60g煤体在12分钟内可在常温下自发升温61℃；大尺度实验中，热分解后的煤体在合适通风供氧下，8小时内可从常温自发升温至392.41℃。煤的变质程度影响煤自燃的内因分析

煤化程度越低，自燃倾向性越大。褐煤、长焰煤、气煤等煤化程度低的煤层自燃发火次数较多，无烟煤自燃发火较少见。煤岩成分

丝煤含量越多，自燃倾向性越强；暗煤含量越多，越不易自燃。丝煤因其结构特性，更易与氧气发生氧化反应。煤的水分

煤中水分在自热阶段蒸发会消耗大量热，水分大的煤炭初期难以自燃；但干燥后对煤的吸附起活化作用，水分的催化作用随煤温增高而增大。煤的含硫量

同牌号的煤中，含硫矿物越多，越易自燃。含硫化合物的存在会加速煤的氧化进程，增加自燃风险。煤的孔隙率和脆性

孔隙率越大，氧气越易渗入煤体内部，自燃倾向性越大；脆性越大，煤体越易破碎，吸氧条件越好，自燃风险越高。煤层瓦斯含量

处于原始状态的瓦斯或以压力状态存在的瓦斯对侵入煤体中的空气具有抑制作用，是防止煤自燃的有利因素。影响煤自燃的外因分析地质因素煤层倾角越大，自燃危险性越大，因开采急倾斜煤层时煤炭回收率低、采空区不易封锁；煤层越厚越易积聚热量；地质构造复杂区域（断层、褶皱发育地带）煤体破碎，吸氧条件好，自燃发火频繁。开采技术因素开拓方式上，采用石门、岩巷开拓，少切割煤层少留煤柱时，自燃发火危险性降低；采煤方法对自燃发火的影响主要表现在煤炭回收率的高低、回采时间的长短上，丢煤越多、回采速度越慢越易发火；通风条件中采空区、煤柱和煤壁裂隙漏风会向这些地点供氧，促进煤的氧化自燃。通风因素通风因素的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂隙漏风，漏风会向这些地点供氧，促进煤的氧化自燃，采空区面积大，漏风量可观，但风速有限，散热作用低。03自燃发火预测预报技术

自燃发火标志气体及应用潜伏期标志气体：CO煤炭自燃潜伏期以物理吸附为主，放热小，CO是早期揭露火灾的敏感指标，可通过设置CO传感器进行监测预警。

自热期标志气体：C₂H₄自热期煤温升高，氧化加剧，产生CO、CO₂及碳氢类气体，C₂H₄可作为自热阶段的特征气体，用于判断煤的氧化程度。

燃烧期标志气体：CO、CO₂及碳氢化合物燃烧期煤体温度显著升高，出现明火或阴燃，烟气中CO、CO₂含量大幅增加，同时伴有碳氢化合物，氧气浓度显著降低。

标志气体的工程应用在采煤工作面回风道、综掘煤巷等易发火地点设置气体传感器，结合束管监测系统定期取样分析，可实现对自燃发火的早期预测预报。

束管监测系统的应用系统组成与功能配备JSG-7型煤矿自燃火灾监测系统，通过束管采样与气相色谱仪分析，实现井下易发火区域气体成分的实时在线监测。地面设立气体化验室，采用双回路供电确保系统持续稳定运行。

监测点布设规范在采空区密闭墙、上隅角、老塘等关键地点设置束管监测点，每周进行一次人工采样化验，形成监测数据报表并分析比较，及时掌握氧化动态。

预警指标与响应机制以CO作为早期火灾敏感指标，结合O₂浓度、温度变化综合判断自燃风险。通风科每周提交煤层自燃分析预测报告，发现CO浓度超限等异常时，立即启动追踪监测与应急处置流程。01其他监测技术：温度与气体检测温度监测技术通过在顶煤破碎或有自燃危险的地点埋设测温探头，定期监测温度变化情况，当煤炭温度达到55℃时，自燃风险显著增加。02气体检测技术鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，在矿井的采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。03红外探测技术根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置，用于判断高温点的位置。04漏风检测技术定期采用示踪气体法，检查顺槽漏风量，对漏风集中的区域加强观测，以防止因漏风供氧导致煤炭自燃。自燃发火预测预报制度监测系统建设装备JSG-7束管监测系统，配有气相色谱仪，井下采集气样后送至地面进行色谱分析。在采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火危险的地点设置CO传感器。监测频率与内容正常情况下，每周检测一次；工作面异常时，每班检测一次。监测地点包括采区防火墙、采煤工作面上隅角、回风巷、高冒区等，内容为气体成份（如CO、CO₂、O₂等）、气温、水温。预测预报方法采用CO作为早期揭露火灾的敏感指标，若发现CO浓度超限，使用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点；采用红外探测法判断高温点位置；对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头定期监测温度变化；定期采用示踪气体法检查顺槽漏风量。数据记录与分析所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内。通风科需每周进行一次煤层自燃的分析和预测，并将结果报送给相关领导审阅。04开拓开采与通风防火技术合理开拓系统与巷道布置集中岩巷开拓，减少煤层切割采用集中岩巷开拓方式，减少对煤层的切割，采区内尽量少开辅助巷道，从而降低自然发火的危险性。主要运输大巷和总回风巷应布置在岩层中，若必须布置在煤层内，需砌碹或锚喷，并对空隙和冒落处用不燃性材料充填密实。优化巷道布局，消除盲巷与漏风区段进回风巷采用直线平行切割、上下分层垂直重叠布置及沿空送巷，使采场几何形状简单规则，降低通风阻力，便于判断高温发火点位置。将联络巷布置在工作面内侧，避开采场两端支撑压力区，消灭高顶氧化聚热发火点。严格控制煤柱留设与巷道施工开采过程中尽量少留煤柱，必须留设的煤柱需加强维护，防止受压破碎。巷道施工坚持“一次掘透”原则，避免中途停止造成盲巷。回采巷道不得任意留设设计外煤柱和顶煤，因设计或施工原因留设顶煤的需追究相关人员责任。

采煤方法与工艺优化推广走向长壁后退式开采采用走向长壁后退式采煤法，提高回采率和加快回采速度，确保在煤层自然发火期内采完并立即封闭采空区，减少煤炭氧化时间与空间。

坚持一次性采全高，杜绝分层开采原则上所有煤层应一次性采全高，不实行分层开采，回采时浮煤必须清扫干净，减少遗煤量，从源头上降低自燃风险。

优化巷道布置，减少煤柱留设合理布置采区和工作面，采区内尽量少开辅助巷道，减少对煤层的切割；采用集中岩巷开拓，少留煤柱，降低煤柱破碎氧化风险。

强化采空区及时封闭管理每个工作面回采结束后，必须在45天内对采空区进行永久性封闭，密闭墙采用不燃性材料构筑，确保严密性，防止漏风供氧。通风系统优化与漏风控制

合理选择通风方式采煤工作面优先采用“U”型通风方式，一进一回，保证新风和乏风均不通过采空区，减少漏风。同时，采用后退式开采，尽量少留煤柱，降低自燃风险。

优化巷道布置与开采顺序采用集中岩巷开拓，减少对煤层的切割；采区内少开辅助巷道，简化通风网络。合理确定工作面压茬时间（不小于6个月）与压茬距离（不小于200米），缩短煤层暴露时间。

加强通风设施管理主要风门安装开停传感器，每组风门不少于2道并安设闭锁装置，严禁两道风门同时开启。永久性风门应保证严密性，墙体周边掏槽深度不小于0.3米，见硬底、硬帮、硬顶并接实。

实施均压通风技术对有火区的地方或易发火区域，采取“均压”通风技术，降低采区进回风巷之间的负压差，减少漏风。可在采煤工作面回风侧和采空区上风侧构筑均压调节风门，抑制漏风供氧。

定期测风与风量调节每10天对全矿主要进（回）风巷道及各用风地点进行1次全面测风，合理分配风量，杜绝微风巷道或盲目加大回采工作面风量的现象，确保风速控制在0.15至0.25米/秒之间。采空区封闭与管理措施

采空区及时封闭要求回采工作面结束后45天内必须进行永久性封闭，封闭前需清理浮煤，确保密闭严密性，从采空区边缘至密闭处支架不得回掉，金属支架需替换为木架以防巷道冒落影响密闭质量。

密闭施工质量标准密闭墙采用不燃性材料砌筑，墙体厚度不小于0.6米，周边掏槽深度不小于0.3米（坚硬岩石锚喷巷道除外），见硬底、硬帮、硬顶并接实，墙面1平方米内凹凸不大于10mm，灰浆饱满无隙缝、重缝、空缝，需抹不小于0.2米的裙边。

密闭结构与功能设计上下平巷密闭设置夹层密闭，中间充填不小于500mm的水泥浆，按质量标准化要求施工，密闭内必须留观测管和放水管，用于气体成份、空气温度等参数的定期测定。

密闭墙日常管理规范每个防火墙附近设置栅栏、揭示警标，禁止人员入内并悬挂说明牌板，定期测定墙内气体成份、空气温度及墙外空气温度、瓦斯浓度、墙体压差，发现封闭不严或异常变化时及时处理。05防灭火材料与技术应用

气/泡类防灭火材料气/泡材料核心特性气/泡类防灭火材料具有流动性强、体积大、可快速充填空间及惰性等核心特点，能有效覆盖隐蔽火源，隔绝氧气并抑制煤体氧化。

常用材料类型主要包括三相泡沫、阻化泡沫、凝胶泡沫、氮气、二氧化碳等，适用于不同火区条件下的灭火需求。

大空间隐蔽火区适用性针对火源隐蔽、空间大的火区特征，气/泡材料可快速充填大空间，实现对隐蔽火源的全覆盖治理，有效解决漏风及火源点多的治理难题。

阻化泡沫作用机制阻化泡沫由化学阻化剂与泡沫复配而成，通过惰性气体发泡并输送至目标区域，能均匀覆盖浸润煤体，发挥隔氧、降温、保湿、防复燃及物理化学综合阻化作用。胶/浆类防灭火材料材料核心特性胶/浆类材料具有携带大量水、快速移热及覆盖隔氧的显著特点，能有效抑制煤体氧化升温，是煤矿防灭火的关键材料类型之一。常用材料类型主要包括凝胶类和泥浆类。其中凝胶类材料有泡沫凝胶、塑性凝胶等，泥浆类则多利用黏土等制成，可根据火区具体情况选择使用。适用场景与优势对于火源位置明确的小范围确源火区治理效果显著，适用性强。能直接作用于火源点，通过覆盖、降温、隔氧等多重作用实现灭火和防复燃。新型材料研发与应用研发了绿色塑性凝胶及衍生的泡沫凝胶材料，解决了普通凝胶塑性差的弱点，结合泡沫运移充填能力强和凝胶高含水、包裹隔氧性好的优势，提升了灭火效能。固化类防灭火材料

有机固化材料类型及特性常用有机固化材料包括聚氨酯/聚脲类、酚醛类、脲醛类等，具有流动性强、体积大、可快速充填空间的特点，适用于对隐蔽火区进行有效覆盖和隔氧。无机固化材料类型及特性无机固化材料主要有水泥类、石膏类、粉煤灰类、钢渣类等，具备不燃、产热量低、成本相对较低的特性，适用于构筑防火墙、充填漏风通道等场景。自限温骨料型有机矿用固化材料该材料采用物理相变和化学吸热降低反应热，以改性粉煤灰/纤维为骨料实现有机无机融合，解决了传统高分子材料产热量大、易燃、易开裂和成本高的难题，具有良好的阻燃和热稳定性能。可堆积无机固化泡沫堵漏材料此材料发泡倍数高，不燃，产热量低，固化速度快，能有效对冒落区和顶板裂隙等位置进行充填堵漏，显著降低漏风风险，提升火区封闭效果。

阻化剂与惰性气体应用01阻化剂选择与工艺参数选用氯化钙作为阻化剂，使用WJ-24防灭火阻化多用泵（双电压3KW防爆电机，一主一备）。2#煤底板浮煤喷洒量2385kg，5#煤3975kg，回风顺槽超前支护外50m布置阻化泵负责采空区喷洒。

02惰性气体防灭火系统建立地面固定式制氮系统，配备GT-700制氮机（一用一备），通过专用管路向井下注入氮气。在采空区等易发火区域，通过降低氧气浓度抑制煤氧化自燃。

03阻化泡沫协同作用阻化剂与泡沫复配形成阻化泡沫，利用惰性气体发泡并输送至大空间隐蔽区域，实现隔氧、降温、保湿及物理化学综合阻化，有效覆盖浸润煤体，防止复燃。06火灾治理技术与工程实践

火区探测与判断技术多参数综合探测技术采用磁-电-氡测定矿井异常信息，反演获得火区三维分布。通过磁异常、电异常、氡异常的叠加分析，提高火区定位精确度，为井下进一步探测提供指导。

钻探与三维成像技术利用采空区钻探结合三维成像技术，实现火区立体空间特性探测。通过基础钻孔测温、探火巷等手段，精准确定火区位置及范围，为灭火方案制定提供数据支持。

气体与温度监测技术对防火墙内气体成份（如CO、O₂、C₂H₄等）和空气温度每周测定，防火墙外空气温度、瓦斯浓度及墙体状况定期检查。结合束管监测系统，实时分析气体变化，判断火区状态。

火区熄灭判定标准火区熄灭需满足：空气温度降至30℃以下或与发火前日常温度相同；O₂浓度降到5.0%以下；无乙烯、乙炔，CO浓度稳定在0.001%以下；出水温度低于25℃或与发火前日常水温相同。一探：火区探测与精准定位火区治理“一探二灭三堵四注五调压”技术通过磁-电-氡测定矿井异常信息，反演火区三维分布，结合钻孔测温、钻探三维成像等手段，实现火源位置及范围的精准确定。井上通过氡、磁、电异常叠加分析，为井下探测提供指导。二灭：确源火区直接灭火对已探明位置的小范围确源火区，采用直接注浆、胶类材料等方式灭火，直接包裹火源，快速控制火势。如对煤巷迎头火灾，在瓦斯浓度不超过2%时，可通风情况下用干粉灭火器、水直接灭火。三堵：构筑密闭墙隔绝火区对不灭或暂不具备灭火条件的火区，采用不燃性材料构筑防火墙（密闭墙）。永久密闭墙体厚度不小于0.6米，周边掏槽深度不小于0.3米，墙面抹不小于0.2米裙边，确保严密性，防止漏风供氧。四注：注入气/泡/胶浆抑制氧化向火区或易发火区域注入惰性气体（如氮气）、三相泡沫、阻化泡沫、凝胶、泥浆等材料。如采用GT-700地面固定式制氮机注氮，用WJ-24阻化泵喷洒氯化钙阻化剂，或注浆降温隔氧。五调压：均压通风控制漏风通过优化通风系统、设置均压调节风门等措施，降低采空区、火区内外压差，减少漏风。如对有火区地点采取“均压”通风，避免火区内复燃；工作面采用“U”型通风，减少采空区漏风。

火区管理与启封要求火区封闭管理规定每个防火墙附近必须设置栅栏、揭示警标，禁止人员入内，并悬挂说明牌板。对防火墙内的气体成份和空气温度必须定期测定，对防火墙外的空气温度、瓦斯浓度、防火墙内外压差及其墙体必须定期检查。

火区熄灭判定标准火区熄灭需同时满足：空气温度降至30℃以下或与火灾前日常温度相同；氧气浓度降到5.0%以下；不含乙烯、乙炔，一氧化碳浓度稳定在0.001%以下；出水温度低于25℃或与火灾前日常出水温度相同。

火区启封操作流程启封火区时应逐段恢复通风，测定回风流中一氧化碳，发现复燃预兆立即停止送风并重新封闭。启封及恢复通风工作由矿山救护队负责，火区回风所经巷道人员须全部撤出。启封后3天内，每班由矿山救护队检查通风、水温、气温及空气成份。新疆阜康气煤一号井田区火灾治理典型火灾治理工程案例

该区域存在煤层露头和浅表煤层火灾，火区立体相互沟通，面积大，漏风及火源点多。通过采用均压通风控制漏风，结合钻孔注浆、注凝胶封堵等措施，有效遏制了火势蔓延，保护了煤炭资源和矿井安全生产。陕西神木龙华煤矿区火区治理

针对该矿复杂的火区特征，采用了“一探（间/直接探测）、二灭（能灭则灭）、三堵（不灭则堵）、四注（注入气/泡/胶浆）、五调压（微正压）”的成套技术。先通过磁-电-氡测定等手段确定火区三维分布，然后对确源火区直接注浆/胶类材料灭火，对复杂火区进行封堵和注惰性气体，最终成功治理火区。新疆大黄山矿区自燃灾害治理

该矿区因煤自燃产生大量有