(9.17)矿井自燃防灭火理论与预防技术.ppt

2.2 煤自燃机理和过程 煤自燃是煤和氧自发反应放热所致。其形成和发展是自发的、缓慢的、动态变化的放热、聚热、升温，最终引起燃烧的过程。 煤氧化自热过程 煤炭自燃经常发生的地点： 1）密闭墙处煤体破碎，漏风供氧好，易自燃； 2）综放面“开切眼”顶煤易破碎自燃； 3）架棚支护的喷浆巷道顶煤最易发生自燃； 4）综放面巷道掘进时的自燃危险性大于生产时期； 5）采空区“两道两线”丢煤量大，漏风通道畅，易自燃； 6）顺槽锚网支护强度大，采空区两端不易跨落，漏风严重； 7）无煤柱开采邻近采空区二次氧化，自燃危险性大； 8）综放工作面初采和停采时期的自然发火危险性大； 煤炭自燃经常发生的地点： 9）顶板工艺巷、瓦斯尾巷形成采空区通风； 10）采空区瓦斯抽放增大漏风； 11）瓦斯燃烧和爆炸促进煤层火灾的发展； 12）浅埋煤层开采形成地表裂隙漏风后，易发生自燃； 13）大面积采空区漏风形成的自燃可能引发气体爆炸； 14）高瓦斯矿井火区启封或灭火时，危险程度大。 15）火区周边采掘活动增加； 16）受露头和老空火区入侵影响。 一氧化碳是煤在自热过程中生成的主要气体产物之一。常温下即可通过煤体低温氧化产生。如风流中的一氧化碳浓度随着时间缓慢而稳定地增长（大于正常统计值，绘制曲线进行预测）则可以得出有煤在自热结论。根据《钱营孜煤矿煤自燃特性及综合防灭火火技术研究》的报告，工作面上隅角支架后部气体预测预报预警值 CO浓度 预报结果 ＜50ppm 基本正常 50—200ppm 采空区自燃高温隐患 200—1000ppm 采空区已经自燃 但是单独使用CO浓度作为指标气体的缺点是：一方面受风量影响，另一方面当矿井大气中出现CO时并不仅仅意味着一定是煤炭自燃的早期阶段。因此我们利用Graham系数Ico值辅助预测预报自燃发火。 Graham系数Ico是指流经火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧气通道减少量之比，即一氧化碳中氧分子的来源，必是空气中氧分子提供的。作为自燃发火的早期预报指标。这个指标可用计算式表示如下： 式中CO,O2，N2—分别为回风侧采样点气样中的一氧化碳，氧气和氮气的体积浓度%。 正常时：Ico0.3～0.4；加强检查：Ico=0.5；自热无疑：Ico=1；自热严重：Ico=2；有明火：Ico=3。 当Graham系数大于0.3～0.4时，加强检查，并采取措施。 此外还有CO增量法 ；CO绝对量法 日常观测（CO和氧气检定管、CO便携仪、CH4和O2两用仪） 安全监控系统（实时监测生产区域，CO、O2、CH4传感器） 束管监测系统（气相色谱仪，O2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等） 人工采样分析（气相色谱仪，O2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4等） 气相色谱仪分析可消除杂气干扰。 检测地点、位置、周期及数据分析（定点、定时、定人员）： 闭内（周、旬、月）； 工作面架间（班、日）； 回风端头和回风流（时、班、日）； 采空区埋管（班、日）； 开采线（埋管，班、日）； 停采线（架后和端头插管，班、日）。 1）布置原则：高负压点、恒定风量、避开温差自然风压影响、最佳排除炮烟影响。 2）监测位置：能够反映自燃危险区域指标气体变化的监测点。 采空区：相对固定，回风隅角伸向采空区内8～10m以上； 回风隅角和架间：随工作面移动； 回风流：固定点。 3）数据分析：根据氧气浓度确定数据有效性，提取有效数据，分析气体成份及浓度变化情况。 束管监测系统：抽气泵能通过束管（多孔塑料管）抽取各取样点气样，用色谱分析仪器气体成分分析，通过对分析数据的综合处理作出自燃火灾预测预报的监测系统。 束管检测系统主要由采样、分析、控制和数据贮存显示等部分组成，如图所示。 采样系统由抽气泵和管路组成。管路一般采用管径为6～87mm聚乙稀塑料管，在采样管的入口装有干燥、粉尘和水分捕集器等净化和保护单元。在管路的适当位置装有贮放水器，以排除管中的冷凝水。整个管路要绝对严密，管路上装有真空计指示管路的工作状态。在仪器入口装有分子筛或硅胶，以进一步净化气样。 束管检测系统示意图 4 煤自燃的预报技术 煤炭自燃指标气体是指能预测反映期自燃发火状态的某种气体，这种气体的产率随煤温度的升高而发生规律性的变化。煤在氧化升温过程中主要会释放出CO、CO2 、烷烃、烯烃以及炔烃等气体，这些气体均可作为指标气体。 4.1 自燃过程的标志性气体 在煤矿自燃预测预报中，一般选择以下几种指标气体或者指标气体的组合形式： （1）一氧化碳 CO气体几乎为所有国家所采用，主要是因为CO在煤炭自燃过程中产生的较早、产生的气体较多、产生的速度较快。实验数据表明，在常温下就有CO