煤層自燃防治技術(shù)探究現(xiàn)狀

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1、煤層自燃防治技術(shù)探究現(xiàn)狀　　摘要：隨著我國煤炭產(chǎn)量的不斷增加，新建礦井不斷增多，存在自燃發(fā)火危險的礦井已占到全國煤礦總數(shù)的60%以上，頻發(fā)的煤層自燃事故，已嚴(yán)重地威脅國家利益和人民的生命財產(chǎn)安全，對國內(nèi)煤炭行業(yè)的持續(xù)發(fā)展造成不利影響。本文主要介紹了當(dāng)前國內(nèi)外在煤層自燃火災(zāi)防治技術(shù)上的研究成果。關(guān)鍵詞：火災(zāi)煤層自燃防治措施0引言礦井火災(zāi)是煤礦五大災(zāi)害之一，在礦井火災(zāi)發(fā)生總數(shù)中，外因火災(zāi)所占比重較小，粗略地說90%以上的礦井火災(zāi)都屬于煤層自然發(fā)火引起的內(nèi)因火災(zāi)，因此煤層自燃火災(zāi)防治技術(shù)的研究十分重要。1煤層自燃危險性預(yù)測方

2、法現(xiàn)階段，我國的煤炭行業(yè)主要通過統(tǒng)計類比預(yù)測法、自燃傾向性實驗、綜合評判預(yù)測法三種途徑來預(yù)測外煤層自燃危險性。1.1統(tǒng)計類比預(yù)測法該預(yù)測方法是基于業(yè)內(nèi)現(xiàn)有自然發(fā)火事故統(tǒng)計資料，對現(xiàn)采煤條件下煤層的自然危險性進(jìn)行分析預(yù)測。該方法僅能參照煤層自然發(fā)火數(shù)據(jù)資料，結(jié)合現(xiàn)場條件對煤層可能發(fā)火的危險性進(jìn)行粗略的分析。91.2自燃傾向性實驗該預(yù)測方法是按照測試煤的自燃傾向性劃分出煤層自然發(fā)火等級，將現(xiàn)場煤體與劃分結(jié)果進(jìn)行對比，最后確定煤層自燃發(fā)火危險程度。自20世紀(jì)90年代起，色譜動態(tài)吸氧法在我國得到初步的推廣和應(yīng)用。該方法將色譜儀

3、中分離氣體的色譜柱改換成了煤樣試管，測量煤樣對氧氣的物流吸附量，并以某一溫度條件下（30℃）每克干煤的吸氧量來分出自燃性等級。1.3綜合評判預(yù)測法綜合評判預(yù)測法是基于大量數(shù)據(jù)資料對引起煤層自燃的主要因素進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對煤層自燃發(fā)火的危險程度進(jìn)行判斷。近年來我國學(xué)者采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法預(yù)測煤層自燃的危險程度。2煤層自燃火災(zāi)預(yù)測預(yù)報技術(shù)現(xiàn)階段，業(yè)內(nèi)主要通過指標(biāo)氣體分析法、測溫法、示蹤氣體法、氣味檢測法、測氡法等有效途徑來預(yù)報煤炭自燃情況。2.1指標(biāo)性氣體分析法煤炭在氧化自燃過程中，會產(chǎn)生乙烷、乙烯、CO和CO2等指標(biāo)

4、性氣體，分析這些氣體就能準(zhǔn)確得知煤炭氧化和燃燒程度，其生成物的種類與溫度能有一定的規(guī)律，因此可利用指標(biāo)性氣體的發(fā)生量和變化規(guī)律，來預(yù)報煤炭自燃發(fā)火情況。9當(dāng)前，許多國家均通過CO氣體對煤體自燃發(fā)火情況進(jìn)行監(jiān)測。其原因是：①煤炭在低溫氧化時煤體溫度逐漸升高，CO在這一過程中會發(fā)生顯著的變化，對煤體自燃的反映比較靈敏。②煤層中不含CO，CO氣體生成后會被風(fēng)流快速稀釋并排除。③CO指標(biāo)性氣體檢測方法簡單易操作。在井下作業(yè)過程中，空氣中一旦有CO氣體出現(xiàn)并不斷增加，就可直接判定井下煤層存在高溫點或煤層已發(fā)生氧化自燃。通過CO監(jiān)

5、測煤層自燃發(fā)火情況也存在一定的弊端。從煤體開始低溫氧化至著火燃燒都可能出現(xiàn)CO，該氣體涌出溫度范圍寬，不易準(zhǔn)確把握其定量臨界值。為解決這一問題，國內(nèi)外學(xué)者提出，可通過烷烯烴類氣體把握定量臨界值，對煤層自燃情況進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。煤樣加溫實驗證明，烷烯烴類氣體涌出溫度范圍比CO窄，通過它可準(zhǔn)確判斷煤層自燃情況。在試驗中，當(dāng)煤溫達(dá)到70～80℃時會產(chǎn)生乙烷氣體；煤溫為110～130℃時產(chǎn)生乙烯，達(dá)到130～150℃時產(chǎn)生丙烷、丙烯，達(dá)到150～170℃時會產(chǎn)生丁烯。井下作業(yè)過程中，只要準(zhǔn)確把握這個規(guī)律，就能根據(jù)烷烯烴氣體和碳原子

6、數(shù)量來推測煤溫，進(jìn)而確定煤層自燃情況。2.2測溫法該方法是通過溫度傳感器實時監(jiān)測測點溫度，進(jìn)而判定煤層發(fā)火危險程度。煤溫和煤層發(fā)火程度都可以通過該方法直觀地反映出來。2.3示蹤氣體法9示蹤氣體具有良好的惡穩(wěn)定性，可通過該氣體測量采空區(qū)漏風(fēng)量。先選擇一些在一定溫度條件下容易熱解的氣體，在同一環(huán)境中使其與示蹤氣體共同釋放，然后通過采樣對其比例變化進(jìn)行檢測，也可對其分解物進(jìn)行檢測，以此來掌握煤層火災(zāi)隱患點的溫度值，達(dá)到預(yù)測煤體自燃的目的。2.4氣味檢測法該方法是通過一組不同類型的氣味傳感器，根據(jù)不同氣味傳感器的仿生雙分子膜在

7、感知不同氣味刺激后引起傳感器晶振裝置頻率的變化，并通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對不同種類的氣味物質(zhì)進(jìn)行識別，氣味傳感器可以感知煤體在低溫（30～40度）氧化初期釋放氣味的細(xì)微變化，由此預(yù)測預(yù)報煤層自然發(fā)火情況。2.5測氡法探測火源位置煤巖底層含有半衰期較長的天然放射性元素。在衰變過程中，放射性元素可衰變成氡元素，同時放出射線，我們可根據(jù)粒子濃度的測量結(jié)果對氡氣濃度值進(jìn)行測定?；诿簬r底層的地質(zhì)構(gòu)造和巖性的差異，同一地區(qū)的不同巖層或同一巖層中的不同層位所含的放射性元素總量，以及其衰變產(chǎn)物從地下向上遷移速率和濃度都存在差異。當(dāng)?shù)叵?/p>

8、存在熱源時，由于地下火區(qū)所產(chǎn)生的溫濕度和壓力條件的變化，在相似的地質(zhì)條件下，氡及其同位素向上遷移的速率，高于地下無熱源時的遷移速率。采空區(qū)的自燃區(qū)頂部氡氣濃度比無熱源區(qū)的氡氣濃度高。通過科學(xué)的測量方法對氡氣濃度變化進(jìn)行測量，確定出異常變化區(qū)域，進(jìn)而對地下采空區(qū)火源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。3指標(biāo)性氣體檢測技術(shù)9煤炭自燃指標(biāo)氣體的檢測技術(shù)主要有