煤自燃指标气体实验与综合防灭火技术研究

内因火灾是矿井火灾的主要形式,它约占矿井火灾总数的90%。煤自燃常诱发瓦斯、煤尘爆炸,烧毁大量的煤炭资源和设备,产生大量的高温烟流和有害气体,严重危及井下人员的生命安全,给矿井带来巨大灾难。虽然多数煤炭具备自燃发火的特性,但煤炭自然发火的难易程度取决于煤的物理化学性质。这不仅需要掌握煤的自燃性,并且需要早期发现煤的自燃火灾,通过掌握煤自然发火过程中与火灾相关参数的各项指标,从而全面系统地对煤层的自燃特性进行研究。 论文在对煤炭自燃研究现状分析的基础之上,以煤炭自燃相关理论为指导,并结合现场试验,提出了矿井综采面自燃发火综合治理措施,通过在山西某矿的试验,取得了良好的效果,主要研究内容如下： 1、选取山西某矿具有代表性的8#煤层、9#煤层作为研究对象,将煤样制备成各项测试用的分析煤样,并对煤样进行了自燃发火气体产物模拟实验,通过实验在标志气体优选工作中应抛弃过去相当长时间采用的单纯使用CO及其派生指标的片面观念,应当在充分使用CO的前提下,结合以C2H4、C3H6为代表的烯烃气体和烷烃气体共同作为综合判断指标。 2、通过对实验结果的分析得出,煤样自燃氧化气体中的C2H4和C3H6其总的变化趋势是随煤温的持续升高而逐渐增大,到达最高浓度后迅速变小。烷烃气体(C2H6,C3H8,C4H10)浓度在整个实验过程随煤温的升高而逐渐增大。 3、通过对煤自燃发火不同阶段所生成的气体与煤温的关系分析,结合该矿井实际情况,对煤自燃发火标志气体指标进行了优选,并根据各标志气体的变化规律对煤自燃发火所处的状态和发展趋势进行了推断。 4、基于推断结果,结合矿井目前已经形成的采掘生产布局、工作面通风方式及放顶煤采煤方法,在8#、9#煤工作面建立移动式注氮防灭火系统,并配备移动式防灭火注浆装置及阻化防灭火设备,形成正常生产期间以阻化防火为主的防灭火体系。方案实施后矿井煤层自燃发火问题基本得到控制。