煤矿巷道煤自燃特性

巷道在掘进过程中,煤体暴露于新鲜空气中,在采动压力作用下受压而破碎、离层,风流在各种动力作用下渗透进入煤体,使煤体氧化放热。当煤体放热速率大于周围环境散热速率时,引起升温,最后导致自燃。由于巷道煤层所处位置、松散煤体堆积形态、漏风动力、散热条件等与一般煤层不同,具有自己的特性,尤其是综放无煤柱开采。因此,巷道煤层自燃除了具有一般煤层自燃的共性之外,还有自已的特性。

(1)由于受煤矿开采条件及采煤工艺的限制,工作面布置走向长度大,上千米煤巷釆用综掘一次完成,因而巷道煤体暴露于空气的时间较长,一般均超过煤层最短自然发火期。

(2)巷道内因火灾大多起始于距巷道表面一定深度的中部。在采动压力的作用下,暴露面处的煤体破碎程度较大,漏风阻力小,漏风强度较大,超过引起煤自燃的上限漏风强度,热量不能积聚,无法形成自热高温点;离暴露面较远的深部煤体,由于漏风通道不畅通,漏风阻力较大,氧气渗透到该处时浓度已很小,低于煤自燃的下限氧浓度,处于窒息状态,亦无法形成自热高温点;而在距暴露面一定深度的中部,漏风强度适中,风流速度慢,氧气浓度适宜,最容易满足煤自燃的条件而形成自热高温点。

(3)煤体导热性差,火源隐蔽,往往是在发现巷道煤体表面温度异常时,内部火势已形成。自燃火源点逆着风流方向发展,有害气体顺着风流方向流动,有时只见有毒有害气体而不见明火,使寻找火源点的工作非常困难。

(4)巷道外因火灾,火势发展迅猛,很快就会形成大火,但只要氧浓度小于12%火势就熄灭。在发火初期只有着火处煤温很高,由于煤(岩)体导热性差,周围煤(岩)体的温度升高缓慢,煤体的热容量小,因此出现外因火灾初期,火势易于扑灭。巷道松散煤体自燃火灾则不同,它是煤氧结合放出热量引起自然升温而形成的火灾,由于煤体的长期氧化,逐渐地向周围煤(岩)体散热,同时自身热量也逐渐积聚,煤(岩)体温度升高,储存了很大的热能,火源点周围煤(岩)体的温度很高,欲降低如此大范围高温煤(岩)体的温度难度很大,且易使暂时扑灭的火灾复燃。

(5)井下巷道属于半封闭空间,煤自燃产生的有毒有害气体和灭火时产生的水蒸气等只能朝一个方向移动,救灾人员工作空间回旋余地小,给救灾人员带来很大威胁。

(6)厚煤层综放开采顺槽沿底板掘进,巷道顶煤自然发火较多,火源位置高。顶煤受矿压和采动影响,易破碎离层;有些煤层煤质松软,掘进过程中时常冒顶形成空洞区;有的上分层已采,下分层采用综采放顶煤技术,由于煤层起伏变化、中间煤层破碎等原因,使综放顺槽与顶部采空区连通。

(7)无煤柱开采或留小煤柱的沿空巷道与邻近层采空区连通,火源沿巷道顶板及沿空侧(或顶部)采空区发展迅速,火势控制困难。

(8)两道顶煤在回采前破碎区已受到长时间的氧化升温,由于端头顶煤放出率低该顶煤垮落釆空区后,产生5-8m宽的丢煤带,釆空区这两条遗煤带相对其他地点温度更高,自然发火期缩短;当接近终采线时,为了撤架而不放顶煤,使得采空区形成较大面积悬空,且留有大量浮煤,而撤架时间又较长,使自燃性增强。当相邻综放面沿空送巷和回采时,由于一次采落煤层厚度大,采动影响范围广,相应漏风量增加,容易引起巷道自燃火灾。

(9)巷道自然发火主要发生在巷道高冒区、地质构造带、煤体破碎带、裂隙发育之处,以及巷道有突变的区域(巷道变形、起伏、扩大、缩小、转弯、分叉、汇合及巷道内安设风门、风窗、风障、堆放杂物等)。这些区域漏风强度变化较大,浮煤易自燃。

徐州吉安研发的JPF-Ⅱ型塑性喷涂材料由液态成膜树脂聚合物改性而成,喷涂到煤岩表面后形成聚合物涂层,能有效封闭闭墙及煤岩巷道表面裂隙,阻断漏风,隔绝空气。塑性喷涂材料形成的涂层具有优越的塑性及延展性,拉伸率超过%,不易开裂,可高效应对巷道表面的动态二次压裂,大幅度提高封堵效果,同时,该材料可抑制巷道表面风化,亦可有效防止锚网(索)、托盘等金属构件的锈蚀失效问题。

与水泥喷浆相比,该材料与煤、岩、金属及木料都有良好的粘结力,无离层,不开裂,喷浆施工效率提升5倍以上,对于小煤柱开采工艺下的漏风管理及煤自燃防治意义重大。

(1)粘附性强:在煤岩体、金属、木材等表面高度粘结,附着力较强;

(2)延展性好:拉伸率超过%,对巷道表面动态变形有良好的应变能力;

(3)防锈性能:牢固不裂化,能有效防止金属网、锚杆、托盘的锈蚀;

(4)防风化:优良的防渗功能,可确保巷道表面长期不风化;

(5)施工效率高:综合工时投入不及水泥喷浆五分之一;

(6)运输量小:喷涂相等规模的巷道,材料运量不及水泥砂浆运量的二十分之一。




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