煤层自燃研究

煤炭自燃的初期征兆有如下几种：

1、煤在低温氧化过程中产生热量，由于热量的积聚，提高了煤体的温度，使水分蒸发，因而巷道中的湿度增加，水汽凝聚在空气中呈现雾状，在支架和巷道壁表面形成水珠。工人把这种现象叫巷道煤壁出汗。但应注意，有这种现象的地方不一定都是煤炭自燃的初期征兆，因为在冷热两股气流汇合的地方，也会在巷道中出现雾气和出汗的现象。

煤矿自燃火灾预控概述

破碎的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚、煤温升高，超过临界温度时，最终导致着火，此种现象称为煤的自燃。研究煤的自燃理论有很多，但较能与实际相符的是煤氧复合理论，已经得到了科学的证实。煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即是自然发火。根据《规程》规定，将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃3种。

一 煤炭的原因

由于煤并非均匀体，而且品种多种多样，化学结构、物理性质以及煤岩成分均有很大差别，因此，其自燃过程是一个相当复杂的现象，它必须具备一定的条件

才能发生。研究表明，煤炭自燃必须具备以下4个条件’

（1）具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态。即在常温下有较高的氧化活性

（2）有连续的通风供氧条件，维持煤炭氧化过程的发展、积聚氧化生成热量，使煤的温度升高。

上述，条件同时具备，且大于煤的自然发火期。 第一个条件为煤的内部特性，它取决于成煤物质和成煤条件。后两个条件为外

因，取决于矿井的地质、开采条件和管理水平。煤层的自然发火期是煤层发火危险性的时间度量，是评价煤层自然发火危险性的重要指标之一。一般定义为从发火地点（即火源点）的煤层从被开掘暴露于空气，或与空气接触之日起。至其温度上

升到发生自然发火为止所经历的时间。通常以月为单位。目前矿井一般采用统计的

方法来确定。就是该煤层历次内因火灾的发火期最小值。做为煤层的自然发火期。

或参照邻近矿井的煤层发火期。但要考虑技术的进步%先进设备的采用。

2、在巷道中如闻到煤油、汽油和松节油气味，尤其当闻到煤焦油的恶臭时，表明煤炭自燃已经发展到严

重程度。

3、井下火区附近的空气温度以及从火区流出来的水的温度高于正常情况下的温度。

4、煤炭自燃过程中产生一氧化碳和二氧化碳，使人感到闷气、憋气、头疼]四肢无力、疲劳等症状。

5、开采浅层煤时，可看到从地表塌陷裂隙中逸出水汽并能闻到煤焦油味；冬季可以见到地表塌陷区的积雪先融化。

压入式通风的矿井，如在采空区发生火灾，征兆不明显，不容易及时发现。

为了尽早而准确可靠地发现井下自燃火灾，应及时在井下取空气样进行化验，分析空气成分的变化，如反县微量一氧化碳，且是持续存在的，其浓度随时间逐渐增加，则可断定煤炭自燃。

煤中硫氧化释放出的SO2与水作用生成H2SO3， 同时释放出热量，使煤堆局部温度不断升高。温度升高后，又进一步促使氧化速度加快。因此，硫分高的煤也容易着火。

煤炭自燃有三个必须具备的条件：煤炭本身具有自燃倾向性；连续适量地供给空气；散热条件差，煤氧化生成的热能不断积累。

煤炭本身具有自燃倾向性，即具有低温氧化能力，

它是自燃的内在因素，取决于煤炭本身的物理化学性质和煤的成分。牌号不同的煤，它们的煤岩成分不同，自燃性也不一样，褐煤烟煤容易自燃；在烟煤中，长焰煤和气煤的自燃性最强；贫煤和无烟煤的自燃性较差；在同一牌号的煤中，含硫越多越容易自燃。因此，《煤矿安全规程》第228条规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不自燃三类。

水火不相容，煤中水分多了不易自燃。但有自燃性的煤失去水分后，自燃的危险性增强，所以地面煤堆经雨雪渗漏、蒸发后容易发生自燃；井下用水淹没自燃火区，恢复生产后，更容易自燃，因为煤经过水洗后，表面更容易氧化。

煤层的地质条件对煤炭自燃的影响很大。煤层越厚，倾角越大，则煤的自然发火危险就越大。因为在厚煤层、急倾斜煤层中，回采率低、丢煤多；采区煤柱受压后容易破碎，采空区封闭不严密、漏风量大，这就为煤炭自燃创造了条件。同时在断层、褶曲和破碎带，煤容易自燃。

对煤炭自燃倾向比较严重的矿井，应将主要巷道布置在岩层中，以减少煤柱，避免煤层切割过多而暴露在空气中；同时应选用合适的采煤方法，提高回采率，减少丢煤，及时封闭采区，减少或避免向采空区

中漏风。要尽量降低通风压差，以减少想采空区中漏风。漏风在0.4到0.8立方米每分时，扬花生成的热量容易积聚，最容易煤炭自燃。

煤炭自燃发现得越早越容易扑灭。因此，了解和掌握煤炭自燃的初期征兆并及时识别和判断，对防灭火具有重要的意义。

第一节煤矿自燃火灾预控概述

破碎的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚" 煤温升高，超过临界温度时，最终导致着火，此种现象称为煤的自燃。研究煤的自燃理论有很多，但较能与实际相符的是煤氧复合理论，已经得到了科学的证实。煤自身具有吸氧蓄热着火的特性，这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即是自然发火。根据《规程》规定，将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃和不易自燃3种。

二自然发火的阶段

煤的自燃过程是极其复杂的。此过程的发生、发展与化学热力学、化学动力学，反应速度与反应机理、物质结构，内部结构及其性质和变化等理论有关。至今对煤在低温时的氧化机理还没有统的认识。人们目前仅是从温度变化、气体成分变化方面进行了研究，据

此，提出的煤氧复合作用学说较科学地解释了煤炭自燃过程，煤炭自燃大体上可以划分为，个主要阶段

准备阶段又称潜伏期。是指有自燃倾向性的煤炭与空气接触后。吸附空气中的氧而形成不稳定的氧化物或称含氧的游离基。初期看不出其温度上升和周围环境温度上升的现象，此过程的氧化比较平缓。煤的重量略有增加、着火温度降低。化学活性增强。

2) 自热阶段

在准备期之后，煤氧化的速度加快，不稳定的氧化物开始分解成水、二氧化碳个一氧化碳，这时若产生的热量未散发或传导出去。则积聚起来的热量便会使煤体逐渐升温。达到某一临界值，一般认为是60~80℃。此时开始出现煤的干馏。生成芳香族的碳氢化合物，

等可燃气体。这个阶段，煤

的热反应比较明显，使用常规的检测仪表就能测量出来，甚至于被人的感官感觉到，此阶段通常称为煤的自热期，其对于自燃火灾的防治是极为重要的阶段，在此阶段可以检测到各种自燃产生的化学反应物质，人也有一定的感觉和生理反应，如头痛、恶心、四肢无力等，因而可以有针对性地采取各种措施使由准备期产生的热量能够充分地释放出来，可以有效地遏制煤由自热期向燃烧期的过渡。

1) 自燃阶段

当煤温达到着火温度，

后就着火燃烧起

来，煤进入燃烧期就出现了一般的着火现象，明火、烟雾、一氧化碳、二氧化碳以及各种可燃气体、火源中心处的煤温可高达1000~2000℃。

如果在达到临界温度前，改变了供氧和散热条件，煤的增温过程就自行放慢，而进入冷却阶段，煤逐渐冷却并继续缓慢氧化甚至惰化至风化状态，已经风化了的煤炭，就不能自燃了。

三影响煤炭自然的主要因素

1) 内在因素

煤层厚度和倾角。煤层厚度和倾角越大，自燃危险性越大。这是因为开采厚煤层或急斜煤层时，煤炭回收率低，采区煤柱易遭破坏，采空区不易封闭严密和漏风较大。煤是不良导热体，煤层越厚，越易积聚热量。所以，分层开采时下部未采煤层越厚，采空区中浮煤产生的热量越难通过下部煤层散发。此外，松散岩石的热导率很低，冒落的岩石包围浮煤后，浮煤产生的热量也不易散发。故厚煤层分层开采时，发火几率较大。

2）煤层埋藏深度。煤层埋藏深度增加，地压和煤体的原始温度增加，煤内自然水分少，这将使煤的自燃危险性增加。开采深度不大时，容易形成与地表沟通的裂隙，造成采空区内的较大漏风，也容易在采空区中形成浮煤自燃。

3）地质构造。煤层中有地质构造破坏的地方。如褶皱" 断层" 破碎带和岩浆侵入区等，煤炭自燃比较频繁。因为这些地区煤质松碎，有大量裂隙，从而增加了煤的氧化活性和供氧通道与氧化表面积。假若有围岩裂隙渗水，更使煤的氧化能力提高$在岩浆侵入区，煤层受到干馏，煤的孔隙增加" 强度降低，自燃的危险性也就增大。如临沂矿务局大芦湖煤矿2号井开采20多年只发生过1次煤炭自燃，而开采相同煤层的1号

井竟发生过10次自燃，而且全部发生在“断层褶曲和火成岩侵入带附近”。

4）围岩性质。顶底板的物理机械性质（结构、硬度、可塑性等）也能影响煤炭的自燃过程。如果顶板岩层坚硬且裂隙发育，冒落后块度较大，因而采空区漏风大，供氧条件好，或底板也较坚硬，护巷煤柱所受地压大，易破碎，则有利于自燃；如果底板松软而可塑性强、顶板稳定，则煤柱不易压酥，自燃危险性就比较小。如果顶板松软、易陷落、冒落后能严密地充满采空区并很快被压实，则采空区漏风较小，供氧条件差，因而采空区内遗煤自燃危险性大大降低。

5）煤的瓦斯含量。煤中的瓦斯，干扰了煤氧吸附，降低了煤的吸氧量。但瓦斯逸出后，煤的孔隙增加，就构成煤炭氧化较为强烈的条件。科学研究表明，煤中的剩余瓦斯含量大于5m ³/t时，煤炭自燃就难以发生。

6）含硫量。煤的含硫量越大，自然发火的危险性越大。研究表明，当煤的含硫量大于1%时，任何煤都容易自燃。

2外在影响因素

（1）开拓开采条件。开拓开采条件是影响煤层自燃的重要因素，选择合理的开拓系统和开采方法，能

减少煤层的切割量和遗煤量，改变供氧条件和热交换条件，从而大大降低煤层的自燃危险性。正确的开拓系统应保证煤层切割少，煤柱少，能及时隔绝采空区。正确的采煤方法应该是巷道布置简单，煤炭回收率高，采空区漏风少。

(3)漏风条件。没有不断供给的空气，煤的氧化就不能发展，但是漏风风速很大时，改变了热交换条件，氧化生成的热量容易被风流带走，也不能发展成自燃火 灾。只有在既有风流流通，而风速又不大的情况下，煤才能自然发火。采空区、煤巷冒顶或垮帮处，压碎的煤柱等地点的漏风，往往具备了这样的条件。科学研究表明，引起煤炭自燃的漏风极限值，认为采空区单位面积的漏风量大于1.2m ³/min时，都不会发生自燃火灾，最危险的漏风量是0.4~0.8m³/min是无实际意义的，因为人为地加大漏风量来防火，技术上是不可靠的，经济上也不合算。漏风的下限值也只能作为防火工作的参考。

（3）采空区的管理。在全部垮落法管理顶板的采煤工作面采空区可以按煤的自燃情况划分3个带，第1带—散热带或称不自燃带。在这个区域内虽然有形成自然发火浮煤堆积条件，但是由于靠近工作面开采空间，顶板冒落的岩石处于松散堆积状态，空隙多且大，漏

风强度大，无聚热条件，而且浮煤与空气接触的时间很短，所以一般不会发生自燃，其自燃宽度在工作面后方约为1~5米。第2带—自燃带。由散热带向采空区内部延伸约25~60米的空间，因为冒落岩块逐渐压实，风阻增大，漏风强度减弱，风流呈层流流动，浮煤氧化生热，热量积聚，温度上升，有可能导致自燃，所以称之为自燃带。自燃带内最明显的变化是一氧化碳浓度逐渐增大而氧气浓度降低，自燃带的宽度取决于工作面的风压和采空区内的风阻，而决定风阻的则是冒落岩块的压实程度。第3带—惰化带。紧靠自燃带之后就是窒息带。在此区域内冒落岩块逐渐压实，漏风风流基本消失，氧气浓度进一步下降，一般的划分标准是：氧气

①向采空区内灌浆注水、充填冒落的矸石间的空隙、促进形成再生顶板、提高漏风风阻；

②降低工作面两端的通风压差" 减少漏风量；

降低工作面两端的通风压差" 减少漏风量；

④自燃带内注入惰性气体，降低氧气浓度，使自燃带不成其为自燃带。

采空区的“三带”化分一般用束管监测技术来进行，如图所示：

四自燃火灾早期的识别与预报

《规程》第241条规定，开采容易自燃和自燃的煤层时，在采区开采设计中，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统" 确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度。所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查，分析整理，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自然发火预报，采取措施进行处理。

1. 人体感官早期发现矿井火灾

人们应用自己的感觉器官，如眼睛、鼻子、皮肤等, 来觉察煤炭自燃初期的特征，这是一种传统的方法。

（1）视力感觉

煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道内湿度增加，出现雾气或在巷道壁上凝结为水珠。

（2）气味感觉

煤炭从自热到自燃，会出现煤油味、汽油味、松节油味或焦油味等气味，经验证明，当人们嗅到焦油味时，煤炭自燃已经发展到一定的程度了。

（3）温度感觉

煤炭氧化自燃过程中要放出热量，因此，从该处流出的水和空气的温度较正常时高。

（4）疲劳感觉

煤炭氧化自燃过程中，都要放出有害气体。如二氧化碳、一氧化碳等，这些气体能使人头痛、闷热、精神不振、不舒服、有疲劳感觉。

当上述征兆发展到较明显的程度时，人的感官是可以识别煤炭早期自燃的，但是，人的感觉总是带有相当大的主观性，同时，人的感觉与人的精神状态也有很大的关系。因此，人的直接感觉不是早期识别煤炭自

燃的可靠方法，所以还必须使用仪器、仪表来早期识别煤炭自燃的发生。

2. 分析矿井空气成分预报火灾

煤炭在氧化过程中，能使附近地区空气中氧的浓度降低，二氧化碳含量增加，并先后出现一氧化碳和其他碳氢化合物。这种矿内空气成分变化的现象，可以作为判断煤炭氧化自燃的重要标志。一般使用一氧化碳气体作为早期识别煤炭自燃火灾的指标气体，主要用一氧化碳传感器来测定，一氧化碳传感器是我国常用的一种火灾监测传感器。随着早期预测预报技术的发展，也采用碳氢类气体浓度和烯烷比等作为早期识别煤炭自燃火灾的指标气体。

3. 测量井下发热体温度预测自然发火

煤炭自燃的过程中，在自热期后阶段，由于氧化加剧，产生的热量增加，使煤体及其周围温度升高，因此，测量井下发热体及其周围温度变化是确定煤炭自燃状态的重要参数，用于煤炭自燃测温的传感器称为感温传感器。

五煤炭自然发火的防控措施

煤炭自然发火的防治也应本着“预防为主”的方针，主要是加强开拓开采及通风的管理，防止煤炭的自燃。首先是杜绝可燃物及可燃物聚热环境的形成，如尽量

使煤炭不处于破碎状态，同时保证煤炭有良好的通风环境，以使煤炭自热产生的热量能迅速散发出去，避免煤炭进一步升温而形成自燃火灾。随着煤矿生产的发展和现代科学技术的进步，我国煤矿煤层自然发火防治的措施和手段有了很大发展，主要矿区都有适应自身需要的防灭火技术措施，保证了矿井的安全生产。目前，防治内因火灾的技术主要有以下几种： 一 合理的开拓开采技术

煤炭只有处于破碎状态、通风供氧、易于蓄热的环境中才能产生自燃现象，因此，在开拓开采的巷道布置及选择采煤方法时就应该充分考虑防火的要求，在进行开拓开采系统设计及选择采煤方法时应遵循：

（1）开采自然发火严重的厚煤层或近距离煤层群时，可以将运输大巷、回风大巷、采区上下山，集中运输平巷和集中回风平巷等服务时间较长的巷道，布置在煤层底板的岩石中。

（2）厚煤层分层开采的区段巷道应垂直布置，避免因上下分层巷道内错或外错布置时形成的阶梯煤柱，内侧的碎煤造成贮热氧化易燃隅角带，同时可大大减少甚至不留煤柱。

（3）尽量采用长壁式采煤方法，推行综合机械化采煤，采用全部陷落法管理顶板。

（4）推广无煤柱开采，无煤柱开采时可减少浮煤，防止漏风。

二 加强通风管理 减少漏风

防火对通风的要求是，风流稳定，漏风量少和通风网络中有关区段易于隔绝。完全杜绝漏风固然可以消除自燃，但实际上很难做到，通常只能根据矿井的实际情况，提高通风设施的质量，尽量减少漏风。 三 通风系统对防火的要求

①矿井通风网络结构简单；

②风网阻力适中；

③主要通风机与风网匹配；

④通风设施布置合理，通风压力分布适宜，在回风区段内" 尽可能不要安设风门、风窗等；

⑤矿井以中央分列式或两翼对角式通风方式为好，采区应采用分区通风。

⑥主要通风机运行的工况点位于高效区内；

⑦风门、风墙及调节风窗在风路中应安设在使其前方压力升高而后方压力降低的地方，而辅助通风机则相反；

⑧大、中型矿井主要通风机压力应保持在3KP 以下，而小型矿井应保持在0.7KP 以下；

⑨矿井进风、用风、回风段的阻力宜保持，3:2:5的比例；

四 灌浆防灭火

预防性灌浆是将水，浆材按适当的比例混合，制成一定浓度的浆液，借助输浆管路送往可能发生自燃的地区，以防止自燃火灾的发生。其主要作用

①堵塞漏风、隔绝氧气；

②使炽热的煤炭冷却；

③分层开采时有利于形成再生顶板；

在一些山区、农区、缺少黄土或黄土资源匮乏，黄泥灌浆系统原料可改用煤矸石、粉煤灰、页岩等。 五 阻化剂防灭火

阻化剂就是化学物质形成的水溶液，它能降低或阻止煤的自然发火程度，具有防火、灭火双重功能。最常见的阻化剂是水，其作用机理是

①增加煤在低温时的化学惰性" 提高煤的活化能； ②形成液膜包围煤的表面裂隙；

③充填煤的内部裂隙；

④水分蒸发时吸热降温；

目前，最常用的阻化剂有氯化钙、氯化镁、氯化氨、水玻璃等。从应用结果来看，氯化钙、氯化镁、氯化

铝等氯化物对褐煤，长焰煤和气煤有较好的阻化效果。水玻璃、氢氧化钙对高硫煤有较高的阻化率。

阻化剂防火具有施工简单、投资少、减少用土量等优点。其缺点是，对采空区再生顶板的胶结作用不如泥浆好，对金属有一定的腐蚀作用。其阻化寿命有待进一步提高。

六 均压防灭火

均压通风防灭火的实质就是利用风窗、风机、调压气室和连通管等调节压力手段。改变矿井通风系统的压能分布，降低漏风压差、减少漏风、切断供氧、从而达到抑制煤炭氧化、惰化火区、它具有防火和灭火的双重功能，采用均压通风防灭火必须要进行详细的通风阻力测定，掌握各风路的风阻，

1. 利用角联风路调压

当矿井的漏风形式是角联漏风时，在风路的适当位置安装风门和风机等调压装置，改变风网的风阻特性，降低漏风源的压能，提高漏风汇的压能，减少漏风压力差，如图5所示. 利用调节风窗，使A 点与B 点的通风压力相等，实现均压。

2. 调节风窗调压

如图6所示，在并联风路，分支中安装调节风窗口后，由于风路中增加了风阻，使其风量减少，风量变化引起本分支压力变化，图6中aob 和a ’codb ’分别为安装风窗前、后的压力坡度线，对比两者可见:

（1）风窗上风侧，风流压能增加。下风侧风流压能降低；A 点流压能增加，B 点风流压能降低，其增加和降低的幅度取决于风窗的阻力和该分支在网络中所处的地位；

（2）因风量减小，风窗前后风路上的压力坡度线变缓&因风量减小，由上述分析可见，风窗调压的实质是增阻减风，改变调压风路上的压力分布，达到调压目的。因此，其应用是以本风路风量可以减少为前提 条件。

3. 风机调压

在需要调压的风路上安装带风门的风机，实质上是辅助通风机，利用风机产生的增风增压作用，改变风路上的压力分布，达到调压目的。若在图7的分支上Ⅱ

安装带风门的风机，且使其风量大于原来风量，调压前后Ⅱ分支压力坡度线如图7所示。afb 和a ’codb ’分别为调压前后的压力坡度线。对比两者可知：

（1）风机的上风侧（AF 段），风流的压能降低，下侧风（FB 段），风流的压能增加，其降低和增加幅度随距风机的距离增大而减小；

（2）因风路上风量增加，故其压力坡度线变陡，在Ⅱ分支上安装风机后，对与其并联的1分支将产生下列影响。风量减小，但减小值小于Ⅰ分支的风量增加值，减小程度取决于所安装风机的能力及其该分支在网络中的地位，压力坡度线的坡度变缓，应该指出的是，单独使用调压风机调压是以增加风量为前提。

（2）风窗—风机增压调压

漏风总是从压力高的区域流向压力低的区域，增压调节在两调压装置中间的风路上风流的压能增加，要达到这一目的，需在上风侧安装风机，在下风侧安装风 窗。其风量的变化可根据需要来确定，如图8所示 例：如图9所示，某矿开采浅地表煤层，回采工作面采空区冒落后与地面沟通，形成漏风B →A ，引起采空区内浮煤自燃。一氧化碳进入工作面，矿井在进风 安设局部通风机F 和风门K 1，在回风安设调节风窗T ，采用增压调节，提高工作面的通风压力，有害气体从采空区的A →地面B ，工作面恢复生产。一天，井下停电，增压风机F 停止运转，工作面也停班，工作面无人，而地面主通风机仍在运转，漏风方向改变，一氧化碳由A →T 。井下未采取其他措施。一名瓦斯检查员通过风门K 2→T ，到回采工作面检查瓦斯，途中一氧化碳中毒而死亡。

5. 风窗风机降压调节

降压调节在两调压装置中间的风路上风流的压能降低，要达到这一目的，需在上风侧安装风窗，在下风侧安装风机，其风量的变化可根据需要来确定。 均压通风防灭火理论较容易，但要求较高的通风阻力测定数据，调压必须准确，否则，可能引起通风系统混乱、火区风流反向、甚至一氧化碳反向逸出。为了 提高均压效果，国内一些煤矿采用与惰性气体防灭火技术，示踪气体技术综合使用，取得了良好的效果。

此外还有双调压气室一连通管调压，单调压气室一连通管调压等方法，可用于火区均压。

（七）惰性气体防灭火

利用惰性气体处理火灾，一般是在不能接近火源，以及用其他方法直接灭火具有很大的危险或不能获得应有的效果时采用，惰性气体主要有氮气、二氧化碳和其他含氧极低的气体。利用这些气体，占据火区的空间、降低氧气浓度，达到防灭火的目。

1. 氮气防灭火

氮气是一种无毒的不可燃气体，无腐蚀性、化学性质稳定，氮气防灭火是近多年来，随着放顶煤采煤技术的发展、应用，为抑制采煤工作面采空区自燃发 火及加速封闭火区熄灭的技术，利用氮气防灭火既立足于，防火，又可用于，灭火，其原理是：

①注入采空区后，可以降低采空区的氧气浓度； ②处理火灾时，氮气有抑爆作用；

③氮气容易进入冒落区内的小孔、裂缝，起到灭火作用；

④灭火后的恢复工作比较安全、迅速、经济、设备损坏率小。

2. 湿式惰气灭火

利用湿式惰性气体处理火灾，它与氮气防灭火基本相同，只是气源不同，它的气源是用惰气发生装置，采用燃油除氧的方法制取惰气。我国已形成DQ-150型，DQ-500型和DQ-1000型大，中小系列，成功地扑灭了多起火灾，产生了较大的经济效益和社会效益。 采用惰性气体防灭火时，首先要对工作区域内的通风设施进行维修、维护，增加漏风风阻，减少气体交换量，提高防灭火的效果。漏风通道较多时，可采用SF6示踪气体技术查找漏风通道，必要时可采用双示踪气体进行查找漏风通道。

八 凝胶防灭火

基料和促凝剂按一定的比例混合配成水溶液后，发生了恕凝作用，形成凝胶。凝体内充满了水分子和一部分，硅胶起框架作用，把易于流动的水分子都固定在硅胶内部。

成胶过程是吸热过程，吸热量与胶体的浓度有关，同时，有一小部分分解成氨气和水，氨气成气态逸出。氨有微毒，对人的感官有刺激，但生成量少。

在卫生标准允许范围内，煤对氨有吸附性，由于煤对氨的吸附，可降低煤对氧的吸附量，从而降低煤的发火可能性，凝胶防灭火就是破坏煤炭着火的一个或几个条件，以达到防火的目的。其作用机理主要有：

（1）吸热降温，凝胶生成过程是一种水解反应。反应过程中吸收大量的热量。

吸热量一般为4.2MJ/m³，同时化学凝胶是高水材料，含水量达90%以上，粘结散煤后，可使煤体中含水量达15%以上，当煤温升高时，胶体中的水分蒸发，吸收大量的热量，其汽化热大于4.2MJ/m³，从而起到了吸热降温的作用。

（2）堵漏风。凝胶物质成胶前易于流动，能很好地扩散到煤的缝隙中，起到封堵漏风气作用，成胶后，使散煤粘结成一个整体，封闭了煤的孔隙，使空气不能进入，而其本身具有良好的稳定性，故可长期隔绝氧气。

（3）阻化作用，成胶过程的生成的各种物质。本身也具有阻化作用。

（4）渗透性好，凝胶在成胶前流动较容易，是近似水的溶液，试验证明：1米凝胶可渗透到4~5m³的散煤中，并将散煤粘结成整体，

（5）良好的稳定性，凝胶注入煤体内，由于空气的湿度较高，且不直接暴露于空气之中，可保持长时间无变化。

煤矿目前的主要应用有以下几个方面：

①采空区灭火；

②预防巷道高冒煤炭自燃；

③压注破碎煤柱封堵漏风；

④提高通风设施的质量；

第二节煤矿自燃火灾的预控

研究表明，矿井自燃火灾发生，发展与通风管理不当，风火关系处理不好有关，通风管理不当可以加剧火情。管理得法可以延长发火期，在一定条件下防止自燃(如果一旦发生自燃，可以抑制火灾蔓延，采取措施可窒息和惰化火区，达到灭火目的，强化通风管理，充分发挥通风防灭火技术，如节制供风，调节风压、均压通风等以风治火技术是通风管理重要工作之一。

煤矿生产现场是不断变化的，不安全因素随时都可能出现，这就决定了矿井通风管理是动态的管理，通风动态管理对象主要有，一是以物为对象的通风现场管理，针对生产现场的不断变化，随时收集管理信息，根据获得的大量信息、数据，按《煤矿安全规程》规定和矿井灾害预防和处理计划要求，对生产环境的不安全因素进行分析，评价、不断充实管理内容、完善管理手段、及时消除隐患，二是以人为对象地动态管理，人是生产力要素中最活跃的要素，通风管理好坏取决于2个方面，一方面是管理人员对通风系统的

维护与管理，能按通风质量标准要求及时，准确的完成各项施工和管理任务，创造符合《煤矿安全规程》规定的生产条件和工作环境，另一方面是矿井所有人员对通风系统包括通风路线、通风动力、控制设施的使用爱护程度，往往一些事故的发生，扩大都与通风系统的使用，爱护有直接关系，不然会给矿井安全带来重大隐患，所以，通风管理就要运用科学的理论和管理方法，确保煤矿安全生产，使人、物、环境系统达到最佳的安全状态进行的有组织的，有目的的活动，实现上述目标要做到：

一健全的、高效能的通风管理体系的建立

1. 通风管理机构健全，组织结构合理的通风管理体系，是实施科学管理的基础。根据矿井规模，灾害严重程度和管理复杂程度，通风管理机构一般都采用直线制加职能制的机构设置，如年产90万吨的大型矿井，一般设有通风科、通风区和监测站、个职能机构。通风科的职能是对矿井通风、瓦斯、煤尘、自燃火灾等灾害进行管理和研究，对通风质量标准化工作负责监督检查、编制通风管理计划和灾害预防及处理计划，按年度组织矿井主要通风机的反风试验，每半年组织矿井通风压能测定，并绘制压能图，按月绘制通风网络图和填报通风月报，及时填绘通风系统图，分析研

究通风系统，通风设施布局，通风动力配置的合理性，实施科学的通风管理。通风区是负责通风系统，通风设施及通风动力的施工和管理，按通风管理计划和质量标准化要求及矿井生产发展需要，及时完成各项通风、瓦斯、煤尘、防灭火工程的施工和管理业务，一般在通风区设有通风队、瓦斯队、防尘队、防灭火队和技术组。监测站负责矿井通风、瓦斯、防灭火均压系统的调试、监测和管理工作，包括探头的敷设，维修和管理以及检测数据的整理编录工作等。监测站设有监测中心和探头管理队、通风科、通风区和监测站受矿总工程师直接领导、通风区、监测站受通风科业务指导。

要求各管理层次中所有人员都有各自的岗位，任务，目标和责任。既分工明确，责任清楚、责权统一，又逐级负责，分工协作，形成统一指挥，指令和信息传输渠道畅通地高效能的通风管理体系。

2. 通风管理工作是涉及面广，技术性强，时效性也强的一项业务工作，因此，要求管理体系中各层次的管理人员要有较高的个人素质和集体素质，个人素质包括思想道德品质好，政策业务水平高，智能和专业知识面广，有责任心和业务能力，决策能力，管理能力强，身体素质好，工作作风雷厉风行，特别是各

层次中的主要领导人的个人素质尤为重要，集体素质包括管理体系内各层次机构中人员配备的年龄结构，专业知识结构合理，凝聚力强、团结协作好、民主气氛浓。特别是各管理体制机构中要有一定比例的既精通通风理论，又懂采掘技术、会管理、能管理的工程技术人员。

3. 通风管理的时效性较强，各项工作要求及时，迅速，如巷道贯通，回采工作面准备临时打开的通风设施、密闭、风桥等，造成的通风系统紊乱和防灭火均压系统失衡等，都必须立即采取措施恢复，或采取其他措施补救。因此，要求管理体系内各层次的管理人员办事效率高，指令传递渠道合理畅通，令行禁止。在正常情况下，权力和信息按组织机构逐级迅速传递，在关键时刻，如有可能出现险情时，能及时根据当时情况准确地决策，越级向执行者下达抢险指示。

二日常通风管理

日常通风管理业务包括计划管理、技术管理、通风系统管理和通风仪表管理等。

1计划管理

计划管理是通风业务管理的主要内容之一，是预测未来，设置目标，制定政策和选择方案的连续程序、并

为管理目标服务，内容包括计划编制落实、检查、调整、3个部分。

2. 计划编制，主要依靠国家安全生产法规，矿井生产发展规划，技术装备水平和在生产过程中统计，积累、编录的各种资料和未来安全状况的预测等通风安全技术资料、编制保证安全通风，防治瓦斯，防灭火、防尘、降温等工作计划。以保证良好的工作环境和正常的采掘接替及生产的持续发展，计划分为长远规划和年度计划，月度计划、个部分、长远规划主要依据矿井长远发展规划每3年编制一次，年度计划一般是结合当年生产计划和采掘布署编制，月度计划则结合月度生产安排和年度通风计划要求编制，是落实长远规划和年度计划的重要组成部分。

3. 计划落实，计划下达后，应根据计划要求合理分配资金、人力、物力认真组织落实，无特殊变化应确保计划的实现，

4. 计划检查、总结、分析、月度计划检查、总结、分析一般在月末进行，年度计划可每季进行，也可以半年进行一次，长远规划，2~3年进行一次，通过对计划执行情况的检查，分析和总结，查找原因，总结经验教训，对于隐患和问题应及时安排解决，并对下

期的通风计划进行全面安排和提出确保完成计划的措施。

5. 计划调整，计划下达后无特殊情况不能轻易调整，除非是在资金，设备不落实的情况下或遇到地质条件发生变化确实无法执行时，才能进行调整，但是在调整计划时应满足生产需要，如果涉及到长远规划落实的重大问题，应采取补救措施迅速补上。

2. 技术管理

通风管理是技术性较强的工作，要求各种技术数据齐全，图纸准确，技术文件和技术档案齐备等。 1技术数据和资料管理

1.1技术数据收集，编录，通风数据的收集和编录是搞好通风工作的重要内容之一，应用计算机建立通风安全数据库是收集，编录，储存和管理技术数据的最好形式，需要收集，编录，储存的数据主要有，主要通风井巷的通风参数，包括巷道长度，断面，支护形式，摩擦阻力系数等，煤层瓦斯含量，瓦斯相对涌出量，瓦斯绝对涌出量，煤层自燃倾向资料，还包括地质资料，燃倾向性鉴定资料，自然发火期统计资料等。主要通风机技术特性资料包括型号，直径，轮叶角度，配用电机功率，转数，特性曲线，总风压，总排风量

等及局部通风机型号及其特性参数等，要求各种报表数据齐全，准确可靠。

2. 图纸齐全，准确，与矿井实际情况相符。通风系统平面图，立体示意图，通风网络图，通风压能分布图，均压系统图，防灭火灌浆系统图，洒水降尘管路系统图，瓦斯抽放系统图和监测系统图等图纸齐全，正确，并随采掘现场不断变化而随时或定期修改补充。通风系统平面图、立体示意图、通风网络图和通风压能分布图，是指导通风管理的基本图纸，必须准确，与矿井实际情况相符，通风系统平面图要求及时，准确、每项通风设施或通风构筑物，建立或拆除，完成之后，必须在48小时内填绘到图纸上，每月修改一次，每季更换一次，通风网络图每月修改一次，通风压能分布图每半年测定一次，立体示意图每半年修改补充一次。如果矿井疏于图纸管理，失去了图纸的准确性和对通风管理工作的指导意义，特别是当发生通风、瓦斯、煤尘、火灾等灾害事故期间，通风人员在介绍情况时，用笔在图纸上填填划划，补充没有填绘上的通风设施，不仅失去了图纸的严肃性，也失去了图纸的可信程度；如果不及时填图往往由于记忆疏漏使一些已经完成的通风工程没有反映到图纸上，根据抢险救灾原则，特别是火灾，决策者只能将那些没有绘制

到图纸上或记忆不清的工程视为没有，这样救灾时不仅人为的扩大了探查范围或封闭范围，而且增加了救灾抢险的人力、物力和财力消耗。

3. 技术文件齐全，通风管理各项工作都应有管理标准，工作标准和技术标准，各项施工有安全技术组织措施，各工种有岗位责任制和操作规程，各种动力设施和安全仪表有技术说明书和使用说明书等，这些标准，措施、规程，说明书等都应建立专用档案，长期保存。

4. 建立技术档案，各类密闭工程" ，火区，局部通风机，盲巷，煤层注水等都应建立台账。通风设施检查记录，主要通风机反风设施试验记录，通风压能分布测定记录，瓦斯等级鉴定记录等都应建立档案保存，各种通风报表亦应存档，

5. 通风要求

矿井和采掘工作面合理配风，并要求配风率达到百分之百，自燃火灾严重矿井，应节制供风，实行低风量配风，低风量配风原则是，瓦斯不超限，工作面温度 不超过煤矿安全规程规定，粉尘不飞扬，工作场所有较好的工作环境，此外一方面强化通风管理，降低风阻，提高矿井有效风量率，另一方面确定合理的，有

利于防灭火要求的供风标准，处理好风火关系，煤矿安全规程，规定了矿井需要风量按井下同时工作最多人数和按采掘工作面，硐室和其他地点实际需要风量计算求得，取其最大值，并在煤矿安全规程执行说明中规定了计算公式，但是，由于各矿井所处的地理位置，气候条件，矿山地质条件，开采技术条件不同，以及瓦斯，二氧化碳涌出不均匀系数和矿井通风不均匀系数取值不同，形成备用风量过大，矿井风量过剩，回采工作面配风过高，不利于矿井防灭火工作，因此，各矿区应根据本地区具体条件，制订本地区或本矿务局风量计算细则，规定统一的下限取值系数，或规定采掘工作面、硐室、其他地点实际需要风量标准，经过上级管理部门批准执行。

矿井、采掘工作面、硐室和其他巷道实际用风量确定之后，还应考虑合理的风压要求，定期进行主要通风机性能测定，以获得主要通风机性能实测曲线，为矿井通风系统改造和日常通风管理提供实测资料，主要通风机性能测定是一项复杂的工作，生产矿井可每3年进行一次，一般应在节日检修期间进行，根据矿井具体情况，采用由回风井短路或带井下通风网路进行性能测定，也可以在不停产条件下，利用备用的主要

通风机进行性能测定，由反风门楼百页窗短路进风和调节工况。

6. 通风系统管理

回采工作面结束，设备撤除，新工作面准备和设备安装以及掘进巷道的完成和新掘巷道的开口等工作，都对通风系统形成干扰，造成通风系统紊乱，甚至发生事故，因此，进行上述工作时，都要及时地进行通风系统的调整和风量的调节，通风系统这些大的调整，应事先制定计划和安全技术组织措施，并严格履行审批手续，经过批准并在安全监察部门的监督下认真执行。为了改变通风系统管理面貌，应依靠先进的科学技术，提高通风系统的可靠性。

1. 应用计算机进行通风安全数据管理，将通风系统的基础数据存入计算机，定期进行通风系统模拟和分析，使系统更加合理，在改变通风系统和进行风量调节时，可应用计算机进行设计和方案优化，并应用计算机进行结果预测，从而提高工作效率和经济效益。在处理火灾事故时，应用专家系统和计算中心机模拟技术优化处理方案，使决策科学化，把灾害损失降低到最低限度。

2. 实行风门和调节风窗的自动化控制，提高通风系统的可靠性，风门在关闭时和密闭作用一样构成通风边界，开启时则是人员通行，车辆通过的必经之路，是 通风系统中重要控制设施，也是通风系统管理的薄弱环节，调节风窗则是控制风量，调节风压并与矿井总风压或调压风机等设施组成均压系统，有时调节风窗旁侧往往带有风门，是人员通行，车辆通过的必经之路，也是通风系统管理中的薄弱环节，为了提高通风系统的可靠性，应对这些薄弱环节实行自动化控制，如采用自动风门，闭锁风门，风门遥讯等，通过自动化控制和相互闭锁，不仅能减少车辆通过对风门的损坏和维护工作量，方便运输，而且增加了通风系统的稳定性，杜绝了风流短路现象，减少了事故隐患。

3. 局部通风机遥讯，利用传感器把掘进通风机的运行，停止等状况传输到地面调度室或监控室，以掌握局部通风机的运行情况。

4. 通风安全参数自动监测，通风安全参数自动监测是预防矿井瓦斯、煤尘、火灾等事故，保证矿井安全生产的重要技术手段，是现代化矿井通风管理的重要标 志，通风安全监测信息，主要是通过安装在各个地点的不同类型传感器获得，从获得信息种类这些传感器

有模拟量传感器和开关量传感器&种，属于模拟量的有

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浓度，,+浓度，,+

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浓度传感器，压力、压差、风速、温度、湿度传感器 等，属于开关量的有风门开关，局部通风机开关，防灭火装置开关等，现代化矿井都应建立通风安全参数自动监测系统，选择适用的监控设备，合理的布置传感器，提高矿井通风安全管理水平。

5. 通风仪表管理

每个矿井应按需要配备一定数量的通风检查仪表和监控设备，管理好这些仪表和设备是通风计量管理工作重要内容之一，特别是瓦斯检查仪，测尘仪，监测探头和各类风表等仪表应定期检验，校准，测试，使其性能良好，示值准确，否则不仅造成检测数据失真，而且容易导致事故发生，要求对通风仪表定期的进行校准和维修，使其完好率在90%以上，下井安装的仪器，传感器等合格率必须达到100%。

三各种规章制度的建立健全

通过建立健全通风管理的各种规章和制度，规范各级领导和管理人员行为，明确职责是搞好通风管理工作的基础，一旦形成制度，便是行动准则，带有强制性，规范性，必须遵守，因此，要求各类规章制度应具有科学性，可操作性和稳定性，并要规定具体，文词准确，便于执行。

1. 基本制度

1.1定期抽样化验井下空气成分，通过抽查化验各用风地点进，回风空气成分变化，是否符合《规程》(规定的空气成分或是否含有火灾气体。

1.2检查通风系统中关键路线支护是否完好，有无漏冒顶或严重积水影响通风断面等现象发生，并将检查结果记录档案和纳入维修计划，定期进行风量，风速测定，做到合理分风。定期检查通风构筑物的质量和漏风情况，及通风压能分布情况，处理好风火关系，预防自燃火灾事故发生。

1.3建立通风调度制度

通风调度是及时掌握现场情况高效灵敏的信息，指令传输和反馈系统，在通风管理机构中应设立专门的通风调度系统，配备必要的通讯工具和一定数量的工作人员，进行调度值班和调度记录，建立领导调度值班和鉴阅调度记录制度，对重大事故隐患的领导批示应

及时反馈到现场立即处理，通风调度重点内容主要有，接受现场重大事故隐患汇报，上级部门或矿调度室布置的专项任务按要求时间，内容和方式进行汇报，对现场重大事故隐患，如高温火点，瓦斯超限，局部通风机停风，通风设施损坏及防灭火均压系统等处理情况进行记录，对瓦斯排放，巷道贯通等事故多发点的治理工程和重点安全技术组织措施的进展，落实和完成情况进行检查和记录，贯彻上级规定和指示等$做到上令下达，下情上报，信息传递及时准确，促使现场问题及时解决。

四，通风质量标准化管理与规范化管理的推行质量标准化管理和规范化管理，是实现通风科学管理的重要手段，促进管理现代化的重要步骤。

质量标准化管理是科学管理的核心，是通风管理的基础工作，标准化管理包括直接贯彻执行标准，监督检查标准执行情况，制定修改标准等%质量标准化主要包括技术标准化和管理标准化两个方面，质量标准化工作就是围绕通风安全管理目

标，有组织，有计划的制定，贯彻执行通风质量标准活动，使所有的安全技术施工，通风管理活动达到技术标准和管理标准。

规范化管理是以提高工作质量为重点，核心是规范人的行为，通风管理说到底是对人的管理，通过规范化管理抓住对人的管理，然后再通过管住了的人去管物和事，把管人与人管有机地结合起来。标准化管理与规范化管理主要区别：

一是从含义上讲，标准化管理是以标准为核心，为实现科学的通风管理，在作业现场和管理工作中制定严格的技术标准，管理标准和工作标准，并全面落实，规范化管理是在标准化基础上以人的行为为基本控制对象，系统地制定而且严格执行一套科学的，有约束力的标准，责任，操作顺序" 使各项管理工作行为和作业行为都严格的，严密的，有效的规范起来。

二是从控制对象看，标准化管理是以工作现场和工作物或工作结果为对象，主要衡量通风工程质量以及工作成果是否达到标准，规范化管理是以人的行为和人的动作过程为对象，主要是衡量人的工作过程动态是否符合规范要求，

三是从核心要点讲，标准化管理是以标准为核心，强调标准的实施，规范化管理是以人的行为为核心，强调人的行为规范，

四是从考核来讲，标准化管理一般局限于静态，考核内容主要是结果，规范化管理注重动态检查与考核，

考核内容是人的行为过程，如果没有做到动态检查与考核，就不是规范化管理，现代通风管理就是通过规范化管理来管人，通过标准化管理来管物，两者的主 要联系是，标准化管理是规范化管理的基础，有了可靠的标准化基础，才能有效地实施规范化管理，离开了标准和标准化，人的行为就不会规范，管理工作也就不可能实现规范化，通风管理规范化就是指通风安全方面的各项工作都要有一定的标准和程序规范及考评办法，按标准和程序办事，逐步提高管理水平， 通风质量标准化工作的任务是贯彻执行通风质量检查评比标准，从每道风门，通风质量标准化工作的任务是贯彻执行通风质量检查评比标准，从每道风门， 每座密闭，每个气室，每台局部通风机安装做起，从每道工序，每个环节和每个岗位上进行质量管理，变事后检查为事前预防和过程控制，推行质量标准化管理和规范化管理的关键是各级行政和技术领导要以身作则带头执行标准，按标准要求进行管理，各管理层是贯彻执行标准的主体，要积极贯彻执行标准，各操作层是贯彻执行标准的基础，要加强操作层人员的培训和教育，提高他们执行标准的自觉性和能力。