防治煤层自燃发火技术措施培训课件

防治煤层自燃发火技术措施培训课件CONTENTS目录01煤层自燃概述02煤层自燃的条件与影响因素03煤层自燃发火的预测预报04开拓开采预防措施CONTENTS目录05通风防灭火技术06注浆与阻化剂防灭火技术07惰气防灭火技术08管理措施与应急预案01煤层自燃概述煤层自燃的定义与本质

煤层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，其火源温度可达1000℃，会产生大量一氧化碳等有害气体，并可能引发地表塌陷及CO₂排放。

自燃的本质本质为煤与氧气作用产热的低温氧化过程，煤体中的有机质与空气中的氧气发生氧化反应释放热量，当热量积聚到一定程度达到煤的着火温度时便发生自燃。

自燃的温度特性煤的自燃温度范围一般在300～350℃，自燃倾向性受煤的变质程度、水分、煤岩成分、含硫量、孔隙率和脆性等多种因素影响，其中褐煤自燃倾向性较强，无烟煤则较弱。煤层自燃的发展阶段

01潜伏期（准备期）煤层自燃的初始阶段，主要表现为煤的低温氧化过程。此阶段煤体温度尚未显著升高，但会吸收氧气并产生微量热量。潜伏期长短取决于煤的变质程度，如褐煤几乎无潜伏期，烟煤则需较长时间。

02自热期经过潜伏期后，煤的氧化速度加快，释放热量使煤体温度上升。当温度超过60～80℃临界值时，氧化加剧，出现矸馏并生成CO、碳氢化合物等火灾气体，煤呈赤热状态，向燃烧期过渡。

03燃烧期煤从低温氧化发展到自燃的最终阶段。特征为空气中氧含量显著减少，CO₂倍增且产生大量CO，出现浓烈火灾气味和烟雾，有时伴随明火，火源温度可达1000℃左右，对矿井安全构成严重威胁。煤层自燃的危害01威胁矿工生命安全煤层自燃会产生大量一氧化碳等有毒有害气体，当浓度超过安全阈值时，可导致矿工中毒窒息，严重时直接危及生命。02引发瓦斯爆炸等次生事故自燃生成的高温火源及可燃气体，若与瓦斯等混合达到爆炸极限，极易引发瓦斯爆炸，造成重大人员伤亡和财产损失。03破坏煤炭资源与矿井设施煤层自燃会烧毁大量煤炭资源，同时高温火焰和有害气体还会损坏井下巷道、设备等矿井设施，影响矿井正常生产。04造成地表塌陷与环境污染火源温度可达1000℃，长期燃烧易引发地表塌陷；燃烧产生的CO₂等气体排放及烧变岩形成，会破坏周边生态环境。02煤层自燃的条件与影响因素煤层自燃的必要条件具有自燃倾向的破碎煤体煤体需以破碎状态存在，且具有低温氧化性，即自燃倾向性。完整煤体不易自燃，破碎后吸氧表面积增大，着火点降低，自燃性显著提高。充足的氧气供应需要有大于12%氧含量的空气通过碎煤。氧气是煤氧化反应的必要条件，氧含量不足则难以发生自燃。适宜的通风条件空气流动速度需适中，使破裂煤体有积聚氧化热的环境。风速过大会带走热量，过小则供氧不足，均不利于自燃发生。足够的持续氧化时间在上述三个条件同时具备的状态下，需持续一定时间，使煤体温度达到着火温度（一般为300～350℃）。不同煤种自燃发火期不同，如某矿煤层最短自燃发火期为28天。影响煤层自燃的内因煤的变质程度煤化程度与自燃倾向性密切相关，褐煤几乎无潜伏期，长焰煤、气煤自燃危险性较大，无烟煤则较少发生自燃。煤的水分煤中水分在自热阶段因蒸发消耗热量，水分大的煤炭初期难以自燃；但干燥后水分的催化作用随煤温增高而增大，可能加剧自燃。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，煤岩成分的氧化特性直接影响自燃风险。煤的含硫量同牌号煤中，含硫矿物越多越易自燃，硫的存在会加速煤的氧化反应过程。煤的孔隙率和脆性孔隙率越大，氧气越易渗入；脆性越大，越易破碎形成煤粉，增加吸氧表面积，降低着火点，显著提高自燃性。煤层瓦斯含量原始状态或压力状态下的瓦斯对侵入煤体的空气有抑制作用，是防止煤自燃的有利因素，瓦斯可阻碍氧气与煤体接触。影响煤层自燃的外因

地质因素影响煤层倾角越大，自燃危险性越高，因急倾斜煤层开采回收率低、煤柱易破坏、采空区难封锁；煤层越厚，热积聚能力越强，自燃风险越大；断层、褶皱等地质构造带因煤体破碎、吸氧条件好，易引发自燃。

开采技术因素影响开拓方式上，石门、岩巷开拓可减少煤层切割与煤柱留设，降低发火风险；采煤方法中，丢煤少、回采速度快、采空区漏风小的工艺能有效预防自燃；通风管理不善导致的采空区、煤柱及煤壁裂隙漏风，会持续供氧并促进煤氧化自燃。易自燃点分析

采空区高风险区域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，易因遗煤堆积和漏风供氧引发自燃。

巷道煤柱隐患点巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱，受采动压力影响易破碎，且可能因裂隙漏风导致氧化升温，成为自燃发火的危险区域。

巷道浮煤与冒顶处巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处，煤体破碎且与空气接触充分，若通风不畅导致热量积聚，易发生自燃现象。03煤层自燃发火的预测预报气体指标监测

关键指标气体选择煤层自燃不同阶段可通过气体指标判断，其中CO（一氧化碳）是早期揭露火灾的敏感指标，C2H4（乙烯）等气体也可作为不同阶段的指标气体。

监测系统设置要求在矿井的采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火危险的地点应设置CO传感器，瓦斯检查员需配备CO检定器，在检查瓦斯的同时检查CO浓度并记录。

定期束管检测分析每7天需采用束管对工作面采空区气体进行检测分析，监测CO、H2S、CO2、SO2等气体浓度，发现超限需立即采取密闭抹面、注氮注浆等措施。

气体异常响应机制若发现CO浓度超限，应采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点；出现气体异常时，需加密对采空区的束管检测，同时检查密闭是否存在裂隙渗漏。温度监测

监测点布设原则重点布设在采空区、煤柱、巷道高冒处及回风流等易自燃区域，确保覆盖所有潜在发火点。监测方法与工具采用埋设测温探头进行钻孔测温，结合红外探测法判断高温点位置，实时掌握煤体温度变化。监测频率要求对重点区域应定期监测，发现异常时加密监测频次，确保及时捕捉温度异常升高现象。温度预警标准当煤体温度超过60-80℃临界值时，需立即采取降温、注浆等措施，防止进入自热期。漏风检测

漏风检测的重要性漏风是向采空区、煤柱等易自燃区域供氧的主要途径，直接促进煤的氧化自燃。定期检测漏风可及时发现供氧通道，为防灭火措施制定提供依据，是预防煤层自燃的关键环节。

示踪气体法检测顺槽漏风定期采用示踪气体法检查顺槽漏风量，通过追踪气体流动路径和浓度变化，精准定位漏风集中区域。对漏风异常区域需加强观测，分析漏风原因并采取针对性堵漏措施。

红外探测法判断高温漏风点利用红外辐射场理论，通过红外探测设备建立火源与温度场的对应关系，推断高温点位置，结合漏风情况判断是否存在因漏风导致的自燃隐患，为快速定位和处理提供技术支持。

密闭质量与漏风监测定期检查所有通向采区的密闭，若发现密闭有裂隙、渗漏气体时，需重新进行抹面等处理，确保密闭严密性，减少漏风。密闭墙的位置应在设计时预先选择，保障其防漏风效果。其他预测方法红外探测法定位高温点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，可快速识别隐蔽火源区域。钻孔测温辅助监测在顶煤破碎或有自燃危险地点埋设测温探头，定期监测温度变化，为自燃倾向性评估提供直接数据支持。漏风检测与示踪气体法采用示踪气体法定期检查顺槽漏风量，重点监测漏风集中区域，通过控制漏风抑制煤氧接触和热量积聚。04开拓开采预防措施合理选择开拓方式

优先采用岩巷开拓，减少煤层暴露采用石门、岩巷开拓，可少切割煤层、少留煤柱，降低自燃发火危险性。厚煤层开采时，岩巷进入采区便于打钻注浆，有利于实现预防性或灭火灌浆。

优化巷道布置，避免废巷与联络巷在采区、工作面设计时，应避免过多产生废巷、联络巷，减少易自燃点。工作面结束封闭时，密闭墙位置需在设计时预先选择，确保防火效果。

结合煤层自燃特性设计开拓方案根据煤层自燃倾向性鉴定结果（如Ⅱ级容易自燃、最短自燃发火期28天等），合理确定开拓布局，确保巷道服务时间与自燃发火期匹配，必要时采取喷浆封闭等措施隔绝空气。优化采煤方法

采用后退式开采工艺工作面必须采用后退式开采，避免随意停采；因故长期停采时，需对工作面进行封闭或制定专项防火措施并备案，以减少遗煤暴露时间与氧化风险。

提高资源回收率一次采全高，不得留有顶煤、底煤及设计外煤柱，提高采区和工作面回采率，从源头减少采空区遗煤量，降低自燃物质基础。

选择高效采煤工艺优先选用丢煤少、回采速度快、采空区漏风小的采煤方法，缩短采区开采期限，减少煤体与空气接触氧化的时间窗口。

规范放顶煤开采管理放顶煤开采时必须制定防灭火专项措施，随设计报公司审批，并在作业规程中明确具体预防自燃措施，强化特殊工艺的防火管控。提高回采率与煤柱留设

提高采区及工作面回采率严格执行采全高要求，不得留有顶煤、底煤及设计外煤柱，减少遗煤量以降低自燃风险。

优化煤柱留设标准根据煤层硬度、裂隙发育及采场压力，留设足够宽度煤柱，防止煤柱受压破碎漏风引发自燃。

加强煤柱维护与监测对留设煤柱进行定期检查，采用喷浆封闭等措施减少煤柱暴露面积，监测其温度及气体变化。巷道布置与支护

01巷道布置的防火原则采用石门、岩巷开拓，少切割煤层少留煤柱，降低自燃发火危险性。设计时避免过多产生废巷、联络巷，确保通风系统满足防灭火要求。

02服务期较长巷道的支护与封闭服务时间超过半年的煤层巷道采用锚网并喷浆封闭，隔绝空气，减少可能发火的面积，有效阻止煤体与氧气接触。

03煤柱留设的防火要求煤柱留设需考虑防火需要，视煤层硬度、裂隙发育及采场压力等情况留设足够宽度，防止煤柱漏风导致自燃，保障采空区安全。

04工作面后退式布置与停采管理采煤工作面采用后退式布置，缩短采区开采期限。因故长期停采的工作面，必须进行封闭或制定专项防火措施并报相关部门备案。05通风防灭火技术完善消防管路系统系统覆盖范围要求

矿井下必须建立完善的防灭火供水管路系统，运输机巷、各片口轨道石门，采煤工作面及其运回巷都要有完善的防灭火供水管路，并贯穿整条巷道，确保每一地点都能随时有水达到。管路布置与设施标准

主管可采用φ159mm无缝钢管，主井、副井、井下主要大巷、掘进工作面和综采工作面均设消防洒水设施，主要大巷每隔100m设置一个三通阀门，胶带巷道每隔50m设置一个三通阀门且阀门设立在人行道侧。消防器材配置要求

井下主要硐室、材料库及井底车场应设置消防器材和工具。井下主水平需设有消防材料库，并存放足够的消防材料及工具，定期进行检查，及时维修替换。均压通风控制漏风均压通风技术原理均压通风是通过调整通风系统中不同区域的压力差，减少采空区、煤柱等易自燃区域的漏风量，从而控制氧气供给，抑制煤的氧化自燃。其核心是在保证矿井有效通风的前提下，实现区域性压力平衡。调压措施类型均压通风的调压措施包括单项调压和多项措施联合调压。单项调压可通过调节风门、风窗等通风设施实现；联合调压则结合调节风窗、局部通风机、调压气室等多种手段，形成工作面及邻近采空区的区域性均压系统。实施要点实施中需在保证冲淡瓦斯、控制风速、气温及人均风量等基本要求的基础上，逐步扩大均压范围。同时，要加强对均压效果的监测，定期检查压力差和漏风量，确保系统稳定可靠，有效降低自燃风险。通风系统管理与维护

优化通风系统设计根据煤矿实际情况合理设计通风系统，确保风量充足且分配均匀，避免局部区域因风量不足导致热量积聚。控制风速与风量，减少采空区、煤柱等区域漏风供氧，从源头上降低自燃风险。

加强通风设施维护定期检查与维护风门、调节风窗、密闭墙等通风设施，确保其完好性和密封性，防止漏风。对损坏的设施及时修复或更换，保证通风系统稳定可靠运行，维持合理的风流方向和风量。

实施均压通风技术采用均压通风控制采空区等重点区域漏风，通过单项调压或多项措施联合调压，形成区域性均压，平衡区域间气压差，减少漏风，从而抑制煤的氧化自燃过程。

定期开展漏风检测定期采用示踪气体法等手段检查顺槽、采空区等区域漏风量，对漏风集中区域加强观测与治理。及时发现并处理漏风隐患，堵塞漏风通道，降低因漏风供氧引发煤层自燃的可能性。06注浆与阻化剂防灭火技术预防性灌浆技术采前预灌：源头控制高风险煤层针对特厚煤层或老空区较多的高自燃风险煤田，在开采前预先进行灌浆处理，从源头上抑制煤层自燃的可能性。随采随灌：动态防控采空区遗煤随着工作面推进同步向采空区灌浆，可采用埋管、插管、洒浆等方法。既能防止遗煤自燃，又能胶结冒落矸石形成再生顶板，为下分层开采创造安全防火条件。采后灌浆：封闭治理潜在发火区对于自燃倾向性不十分严重的厚煤层，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进行大量灌浆，充填易自燃的采空区域。阻化剂防火技术

阻化剂的主要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。

架间喷洒阻化剂通过在支架间喷洒阻化剂溶液，覆盖煤体表面，形成保护层，抑制煤的氧化反应，从而达到防火目的。

采空区注凝胶凝胶是阻火剂的一种，将其注入采空区，能有效充填裂隙，隔绝氧气，阻止遗煤自燃，是常用的防灭火方式之一。凝胶防灭火技术

凝胶防灭火技术原理凝胶防灭火技术是向采空区或煤体注入由基料和促凝剂按比例混合而成的凝胶材料，凝胶能迅速凝固并充填煤体裂隙，包裹煤体隔绝氧气，同时利用其吸热降温特性抑制煤体氧化升温，从而达到防灭火目的。

凝胶材料的主要类型常用凝胶材料包括无机凝胶（如硅酸盐类）和有机高分子凝胶，实际应用中多采用水玻璃等无机凝胶材料，具有来源广泛、成本较低、凝固速度可控等特点，可根据现场需求调整配比以适应不同灭火场景。

凝胶防灭火的应用方式主要通过采空区插管注浆、架间喷洒等方式实施。插管注浆适用于已出现高温点或明火的区域，将凝胶直接注入火源核心部位；架间喷洒则用于预防性防火，在工作面支架间形成凝胶覆盖层，阻止遗煤氧化。

凝胶防灭火技术优势凝胶具有良好的保水性和阻氧性，能长效维持灭火效果，有效期可达数月以上；其固化后形成的胶体结构强度较高，可有效封堵漏风通道，且对煤体物理性质影响小，不影响后续开采作业，是处理复杂火源的有效手段。07惰气防灭火技术惰气种类与作用原理

主要惰气类型惰气系指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气等。

核心作用原理将惰气注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧的浓度，从而使火区因氧含量不足使火源熄灭；或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃。

灭火与防火双重功能惰气防灭火技术既可用于熄灭已发生的火区，通过降低氧浓度使火源窒息；也可用于预防有自燃危险的区域，通过维持低氧环境阻止遗煤氧化升温至燃点。注氮防灭火技术技术原理注氮防灭火是将氮气等惰气注入已封闭或有自燃危险的区域，降低氧气浓度，使火区因氧含量不足而熄灭，或抑制遗煤氧化自燃。适用场景适用于封闭火区、采空区、高冒区等存在自燃风险的区域，尤其在处理已发生自燃或预防大面积遗煤自燃时效果显著。实施方式通过制氮装置生成氮气，经管路系统输送至目标区域，可采用连续注氮或间断注氮方式，确保区域氧浓度降至12%以下。典型案例2015年乌鲁木齐县火石山煤层自燃治理中，采用注液氮措施降低火区氧气浓度，结合灌浆等技术实现火区有效控制。其他惰气应用

二氧化碳防灭火二氧化碳作为惰气可注入封闭区域或有自燃危险区域，通过降低氧气浓度抑制煤氧化自燃，其密度大于空气，可在火区底部有效堆积覆盖。

燃料燃烧烟气防灭火利用燃料燃烧生成的烟气（主要成分为氮气、二氧化碳及水蒸气）作为惰气来源，具有成本低、来源广的特点，适用于特定条件下的防灭火工程。

惰气应用工艺要求惰气注入需确保区域氧浓度降至12%以下，同时监测气体分布均匀性，避免局部漏风导致惰气流失，新疆火石山火区治理中曾结合注液氮与烟气控制火势。08管理措施与应急预案组织领导与岗位责任制

明确第一责任人制度矿长作为防止煤层自燃工作的第一责任者，对煤层自燃发火防治负全面领导责任；总工程师对防治自燃发火技术业务管理工作全面负责；生产矿长负责防治自燃发火具体工作的组织实施。

职能部门职责划分通防部门负责日常防火监测及防治技术工作的落实；安监处负责对防灭火措施落实情况进行监督检查，确保各项措施执行到位。

岗位安全生产责任制建立健全从管理层到一线员工的岗位安全生产责任制，明确各岗位在防治煤层自燃工作中的具体职责，将责任落实到个人，形成全员参与的防治体系。规章制度建设岗位安全生产责任制明确矿长为防止煤层自燃工作第一责任者，总工程师对防治自燃发火技术业务管理全面负责，生产矿长负责防治自燃发火工作实施，通防部门负责日常防火监测及防治工作，安监处负责防灭火措施落实监督检查。设计阶段防灭火要求在编制采区设计、作业规程时，必须包含防止煤层自燃措施设计内容，如供水、消防管路、自动喷雾、注浆、合理支护形式及煤柱留设等；巷道布置、通风系统、通风设施等需满足防灭火要求，避免过多产生废巷、联络巷。预测预报制度瓦斯检查员配备CO检定器，在检查瓦斯同时检查CO浓度并记录；每7天采用束管对工作面采空区气体进行检测分析，发现CO等气体超