兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦針對(duì)以前在礦井井下煤炭自燃防治方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，就煤礦井下煤炭自燃的機(jī)理與規(guī)律等問(wèn)題與有關(guān)單位共同開(kāi)展了深入的研究，并且在此基礎(chǔ)上探索出了煤礦井下防滅火的適用新技術(shù)，有效地保障了礦井的安全生產(chǎn)。需要說(shuō)明的是，諸如“三相泡沫防滅火技術(shù)”等在其它礦區(qū)應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)本文限于篇幅沒(méi)有進(jìn)行論述。

    1 煤炭自燃的研究

    1）煤炭自燃研究有新進(jìn)展

    由西安科技學(xué)院完成的“煤氧復(fù)合過(guò)程及放熱強(qiáng)度測(cè)算方法”，通過(guò)測(cè)定兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦3#煤層所采煤炭的耗氧速率和CO、產(chǎn)生速率，根據(jù)煤的分子表面活性結(jié)構(gòu)可能與氧復(fù)合過(guò)程的鍵能變化量，計(jì)算出了煤炭復(fù)合放熱強(qiáng)度，在此類研究中是一個(gè)突破。

    煤炭自燃過(guò)程的實(shí)質(zhì)是煤體氧化放熱和散熱這對(duì)矛盾運(yùn)動(dòng)發(fā)展的過(guò)程。當(dāng)發(fā)熱大于散熱的時(shí)候，煤體的熱量得以積聚，溫度升高，最終導(dǎo)致自燃。因此，研究煤炭的自燃，首先應(yīng)當(dāng)研究煤的放熱強(qiáng)度。煤體熱量產(chǎn)生的最主要根源是煤氧復(fù)合，但是由于常溫下的煤氧復(fù)合速度緩慢，人們一直未能解決放熱強(qiáng)度的直接測(cè)定問(wèn)題。

    此項(xiàng)研究結(jié)果表明：根據(jù)煤炭表面分子結(jié)構(gòu)的類型，推出了煤體表面分子存在的7種活性結(jié)構(gòu)，這些活性結(jié)構(gòu)是常溫下與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主體；煤表面活性結(jié)構(gòu)與氧復(fù)合的過(guò)程中存在著化學(xué)吸附和三步化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，根據(jù)每一步反應(yīng)時(shí)化學(xué)鍵能的變化，可以推算出化學(xué)吸附及反應(yīng)每生成1molCO、等氣體產(chǎn)物的平均鍵能變化量；通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定出煤體在不同溫度下的耗氧速率、CO及的產(chǎn)生速率，若煤氧復(fù)合消耗的氧全部轉(zhuǎn)化成CO和，兩者的產(chǎn)生量和各自的實(shí)際生成量成正比，則依據(jù)耗氧速率、CO和產(chǎn)生速率就可以計(jì)算出煤氧復(fù)合放熱強(qiáng)度；若煤氧復(fù)合消耗的氧除了實(shí)際生成CO和以外，其余的均與煤發(fā)生吸附，那么據(jù)此同樣可以計(jì)算出煤氧復(fù)合的放熱強(qiáng)度；由于煤氧復(fù)合時(shí)實(shí)際消耗的氧一部分與煤發(fā)生化學(xué)吸附，一部分與煤反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，還有一部分與煤反應(yīng)生成CO與，故煤氧復(fù)合的實(shí)際放熱強(qiáng)度則應(yīng)當(dāng)介于上述兩者的計(jì)算結(jié)果之間。

    2）煤層自燃發(fā)火規(guī)律研究

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司通風(fēng)處開(kāi)展了對(duì)煤層自燃發(fā)火規(guī)律的研究，并且在此基礎(chǔ)上提出了實(shí)施防滅火的有效措施。

    綜合機(jī)械化開(kāi)采分層開(kāi)采時(shí)煤層的自燃發(fā)火明顯存在以下規(guī)律：第一，就發(fā)火點(diǎn)在采空區(qū)的分布而言，中部的發(fā)火幾率低，周邊的發(fā)火幾率高，分別占到綜合機(jī)械化開(kāi)采分層采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的10.7%和89.3%，可稱為“發(fā)火的空間分布規(guī)律”。第二，就發(fā)火點(diǎn)的生成與工作面的回采關(guān)系而言，本分層回采時(shí)引起本分層采空區(qū)發(fā)火的幾率低，下分層及鄰區(qū)準(zhǔn)備和回采時(shí)引起上分層或相鄰采空區(qū)發(fā)火的幾率高，分別占到綜合機(jī)械化開(kāi)采分層采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的14.3%和 85.7%，可稱為“發(fā)火的時(shí)間分布規(guī)律”。

    綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采時(shí)的煤層自燃發(fā)火有以下特點(diǎn)：

    第一，就綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的采空區(qū)而言，發(fā)火主要威脅仍然來(lái)自相鄰的采空區(qū)，而非本工作面的采空區(qū)，分別占到綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的86.7%和13.3%。

    第二，采空區(qū)發(fā)火的重點(diǎn)部位在相鄰的采空區(qū)“兩道”和停采線，分別占到綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面采空區(qū)發(fā)火總次數(shù)的60.0%和26.7%（分層綜合機(jī)械化開(kāi)采為42% 和40%）；與分層綜合機(jī)械化開(kāi)采工作面的采空區(qū)發(fā)火相比較，“兩道”的危險(xiǎn)性有所上升，而停采線的危險(xiǎn)性有所下降。

    第三，順槽及切眼頂板煤柱發(fā)火十分嚴(yán)重，占與綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面相關(guān)聯(lián)的發(fā)火總次數(shù)的34.8%，是采煤工藝變化帶來(lái)的一類特殊類型發(fā)火。

    另外，綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采時(shí)煤層的自燃發(fā)火期有縮短的趨勢(shì)，這仍然是由綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的巷道布置特點(diǎn)所決定的。

    此項(xiàng)研究認(rèn)為：要充分發(fā)揮各種防滅火技術(shù)的效能及最大限度減少自燃發(fā)火次數(shù)，就須高度重視實(shí)施各種防滅火措施的相對(duì)時(shí)間問(wèn)題；有必要對(duì)采空區(qū)內(nèi)部風(fēng)流運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行深入研究，以便更準(zhǔn)確地指導(dǎo)各種防滅火措施的實(shí)施。

    3）煤炭自燃發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司開(kāi)展了“煤炭自燃發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)”的研究，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)以煤炭對(duì)自燃的敏感程度和外在的開(kāi)采條件作為評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，并且還應(yīng)當(dāng)對(duì)自然發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)方法存在的某些局限性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

    煤炭的自燃發(fā)火是煤的內(nèi)在特征（包括煤的自然物理特征和埋藏地質(zhì)條件）與開(kāi)采共同作用的結(jié)果，人們以此為基礎(chǔ)研究出了多種煤炭自燃發(fā)火危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)方法。其中，以煤的內(nèi)在因素為基礎(chǔ)的分類方法就有交叉點(diǎn)溫度法、Olpinski指標(biāo)、吸氧法、絕熱氧化法、煤的初始升溫率（IRH）和總溫度上升值（TTR）預(yù)測(cè)方程等。

    盡管有大量的實(shí)驗(yàn)方法可以用來(lái)對(duì)煤的自燃發(fā)火傾向性進(jìn)行分類，但是沒(méi)有哪一種測(cè)試方法能夠綜合考慮影響煤炭自然發(fā)火的各種因素。在實(shí)驗(yàn)室的條件下無(wú)法模擬井下的條件，所以不能夠只用單一的某個(gè)或者一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)煤的自燃發(fā)火危險(xiǎn)性進(jìn)行分類評(píng)價(jià)。因此，許多學(xué)者綜合了煤炭自然發(fā)火傾向性和煤層開(kāi)采條件等外在的影響因素，研究出了潛伏期法、模糊聚類分類法、經(jīng)修正過(guò)的Bystron和Urbaski分類方法等。英國(guó)諾丁漢大學(xué)綜合考慮了煤體本身的物理特性、地質(zhì)條件、采礦技術(shù)三種因素而開(kāi)發(fā)的專家系統(tǒng)，采用實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果、地質(zhì)資料和開(kāi)采參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)煤層開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的自燃發(fā)火危險(xiǎn)程度，其評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算采用經(jīng)過(guò)修正的Bystron和Urbaski方法，在對(duì)煤層自燃發(fā)火危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)的同時(shí)可以向咨詢者提出建議性的預(yù)防措施。

    此項(xiàng)研究指出：即使是最現(xiàn)代化的專家系統(tǒng)評(píng)價(jià)分類方法，其評(píng)判指標(biāo)中的外在因素權(quán)值仍然取決于人的主觀評(píng)價(jià)，尚應(yīng)進(jìn)一步加以研究，并且在廣泛調(diào)研論證的基礎(chǔ)上決定各種評(píng)定方法的實(shí)用性和可靠性。

    4）采空區(qū)自燃研究獲成果

    由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦共同開(kāi)展的綜合機(jī)械化開(kāi)采工作面采空區(qū)自燃“三帶”分布規(guī)律的研究，最近獲得了新的成果。

    礦井火災(zāi)是煤礦的主要災(zāi)害之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)統(tǒng)配和重點(diǎn)煤礦中有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井大約占到47%，而且絕大部分發(fā)生在采空區(qū)附近。因此，研究和分析綜采工作面采空區(qū)的自然發(fā)火規(guī)律，并且有針對(duì)性地采取一些切實(shí)可行的措施，不僅極大地提高了綜采工作面生產(chǎn)的安全性。而且也降低了綜采工作面的防滅火費(fèi)用及減少了自然發(fā)火所造成的損失。

    該項(xiàng)成果是根據(jù)采空區(qū)頂板的冒落壓實(shí)狀況，通過(guò)采空區(qū)流場(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬分析，得出了采空區(qū)內(nèi)自燃“三帶”的分布狀態(tài)；通過(guò)對(duì)采空區(qū)內(nèi)遺煤溫度和氣樣成分的觀察分析，驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)模擬分析的結(jié)果；結(jié)合采空區(qū)遺留浮煤的分布狀態(tài)，充分地闡明了“兩道兩線”（進(jìn)風(fēng)道、回風(fēng)道、切眼線和停采線）是采空區(qū)內(nèi)發(fā)火最危險(xiǎn)的部位，也是采取防滅火措施的重點(diǎn)部位。

    在此項(xiàng)研究的過(guò)程中，課題組人員通過(guò)對(duì)頂板的冒落壓實(shí)狀況、遺留浮煤分布狀況、采空區(qū)流場(chǎng)及試驗(yàn)工作面的測(cè)溫取樣分析以后獲知：工作面的開(kāi)采初期，自燃“ 三帶”在采空區(qū)四周均存在；隨著工作面的推進(jìn)，形成了上下巷道“三帶”、中部窄的形式。而且，考慮到采空區(qū)四周也是浮煤堆放較為集中的地點(diǎn)，因此采空區(qū)的易自燃部位可以判定為進(jìn)風(fēng)道、回風(fēng)道、切眼線和停采線附近，這也是對(duì)采空區(qū)實(shí)施防滅火措施的主要理論根據(jù)。東灘煤礦在上述理論分析的基礎(chǔ)上，采取了上、下順槽注阻化劑，并且在切眼線和停采線附近重點(diǎn)噴灑阻化劑等措施，均取得了比較好的防滅火效果，安全采出煤炭120萬(wàn)t。

    5）自燃隱患預(yù)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用

    為了減少自燃發(fā)火事故、確保工作面順利回采，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦開(kāi)展了煤層自燃發(fā)火隱患預(yù)測(cè)應(yīng)用技術(shù)的研究，對(duì)礦井安全生產(chǎn)以及提高生產(chǎn)效益發(fā)揮了積極的作用。

    他們使用紅外線測(cè)溫儀對(duì)巷壁煤柱煤體破碎區(qū)及頂煤破碎區(qū)進(jìn)行測(cè)量。在斷面頂部和兩幫各設(shè) 3個(gè)點(diǎn)，每隔3～5m設(shè)1個(gè)測(cè)量斷面，將所有數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，應(yīng)用煤巷紅外探測(cè)數(shù)據(jù)處理與位置反演系統(tǒng)得到火源探測(cè)結(jié)果的平面圖、立體圖、測(cè)點(diǎn)變化趨勢(shì)圖和隱患點(diǎn)位置、溫度等。根據(jù)紅外探測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)煤體破碎程度判定，在可疑點(diǎn)布置測(cè)溫、測(cè)氣點(diǎn)，測(cè)溫電阻和測(cè)氣采管送入Φ20mm鋼管，環(huán)氧樹(shù)脂固化 20～50mm，每天監(jiān)測(cè)1～2次。

    采空區(qū)自燃隱患預(yù)測(cè)主要采取氣體指標(biāo)分析預(yù)報(bào)辦法。采空區(qū)取氣樣有埋管取樣和鉆孔取樣。埋管是在工作面回風(fēng)側(cè)預(yù)留一段距離的管路，在管路中布置束管，這種方式工作量大、方位性差，但可控程度高、使用時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)可以判斷采空區(qū)“三帶”，對(duì)采空區(qū)整體處理有指導(dǎo)意義。利用鉆孔則需要向采空區(qū)施工鉆孔，這種方式工作量小、方位性好，但是影響因素多，容易出現(xiàn)塌孔。觀測(cè)管入口設(shè)在工作面切眼以外50m處，每天抽取氣樣分析。25天后工作面推進(jìn)108m，觀測(cè)點(diǎn)氧氣濃度由20.4%降至3.3%，甲烷濃度由0.21%升至5.10%，說(shuō)明觀測(cè)口已進(jìn)入窒息帶。定期在采煤面回風(fēng)隅角及回風(fēng)流等地點(diǎn)人工取樣，然后進(jìn)行氣體分析，用CO絕對(duì)產(chǎn)生量預(yù)報(bào)指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，測(cè)出進(jìn)、回風(fēng)巷各自的風(fēng)量，從而判斷采空區(qū)是否發(fā)生自燃發(fā)火隱患。已封閉的聯(lián)絡(luò)巷、廢棄的溜煤眼等地點(diǎn)可以預(yù)留1路束管，利用其取樣分析。

    2 紅外探測(cè)技術(shù)在礦井防滅火中的應(yīng)用

    1）在東灘煤礦的應(yīng)用

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦在4308工作面軌道順槽的巷道中應(yīng)用了紅外探測(cè)的先進(jìn)技術(shù)，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，方便適用，為煤礦防火預(yù)測(cè)和探測(cè)隱蔽火源帶來(lái)了比較好的應(yīng)用前景。

    兗州礦區(qū)的各個(gè)煤礦原先對(duì)于煤炭自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)普遍采用的是氣體分析法，依照煤炭在不同溫度條件下產(chǎn)生氣體的種類和多少來(lái)判斷煤炭自燃發(fā)展的情況，無(wú)法確切地判斷煤炭自燃的實(shí)際位置。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)光物體在發(fā)出可見(jiàn)光的同時(shí)，還會(huì)發(fā)出一系列不可見(jiàn)的電磁波，例如紅外電磁波等�；鹪匆彩侨绱�。在隱蔽的地點(diǎn)，當(dāng)煤炭自燃的條件形成以后，隨著煤層溫度的增高，紅外輻射場(chǎng)的強(qiáng)度也會(huì)逐漸地增大。物體的輻射能力與其溫度的四次方成正比，自燃煤體的溫度升高時(shí)，其輻射的能量會(huì)大幅度增加（在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)同時(shí)考慮所測(cè)煤體的密實(shí)程度），因此可以利用紅外電磁波來(lái)探測(cè)隱蔽的火源。依據(jù)紅外探測(cè)技術(shù)原理研制的儀器不同于一般的直讀式儀器，要想知道測(cè)點(diǎn)的溫度，還必須根據(jù)各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的位置和測(cè)得的紅外場(chǎng)強(qiáng)度畫出一道相應(yīng)的曲線，并對(duì)之進(jìn)行分析和解釋。

    東灘礦4308綜合機(jī)械化開(kāi)采放頂煤工作面軌道順槽的另一側(cè)是4309工作面的采空區(qū)。在4309工作面的采空區(qū)內(nèi)有多處浮煤自燃，高溫點(diǎn)的位置難以準(zhǔn)確判定。為此，他們采用防爆紅外探測(cè)儀進(jìn)行了隱蔽火源的探測(cè)。在4308軌道順槽的沿空側(cè)每隔2.5m布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)4309采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)，并且將探測(cè)到的紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)繪成曲線，120～160m處為正常場(chǎng)，30～90m段出現(xiàn)低溫氧化反應(yīng)，95～100m段出現(xiàn)強(qiáng)烈氧化升溫反應(yīng)，已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的高溫點(diǎn)；然后用打鉆測(cè)溫進(jìn)行驗(yàn)證，情況基本相符。

    紅外探測(cè)技術(shù)后來(lái)在兗州礦區(qū)的南屯煤礦、興隆莊煤礦井下相繼進(jìn)行了應(yīng)用，也取得了很好的效果。

    2）在鮑店煤礦的應(yīng)用

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦將紅外線探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于防滅火工作中，通過(guò)測(cè)定場(chǎng)強(qiáng)的變化，在煤體大量吸氧活化階段就可以早期探測(cè)到自燃的隱患地點(diǎn)，有利于及時(shí)采取措施進(jìn)行預(yù)防，為煤礦生產(chǎn)提供了安全保障。

    在紅外線探測(cè)技術(shù)之前，煤層的自燃主要是利用安全和束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，根據(jù)氣體的監(jiān)測(cè)結(jié)果（尤其是分析CO和）來(lái)確定自燃隱患的地點(diǎn)；或者通過(guò)觀察自燃外部征兆，例如巷道掛汗、水汽、幫變紅、煙霧、明火等，證明出現(xiàn)了煤層自燃的現(xiàn)象。以上探測(cè)方法（包括氣體監(jiān)測(cè)）都是在煤體吸氧自熱出現(xiàn)自燃隱患以后才有效，在此之前無(wú)法探測(cè)到自燃隱患。一旦發(fā)現(xiàn)有害氣體（CO和），煤體已經(jīng)處于自熱化學(xué)反應(yīng)的階段，很快就可能造成煤層自燃發(fā)火，在時(shí)間上給防止自燃發(fā)火工作帶來(lái)了難度。紅外線探測(cè)是一項(xiàng)早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的技術(shù)。它能夠確定煤層自燃隱患的地點(diǎn)、漏風(fēng)通道、瓦斯積聚地以及探測(cè)隱蔽的水源等，尤其是在煤體吸氧活化階段就可以探測(cè)到隱患地點(diǎn)。

    該礦在防滅火中的紅外線探測(cè)采用了以下兩種方法：

    ①對(duì)于一個(gè)特殊的地點(diǎn)（介質(zhì)性質(zhì)與周圍不同），例如采煤工作面封閉以后的密閉與聯(lián)絡(luò)巷等一般采用同一地點(diǎn)不同時(shí)間的測(cè)定方法，并且繪制隨著時(shí)間變化的曲線圖。他們?cè)��?jīng)從圖上發(fā)現(xiàn)有幾天出現(xiàn)異常場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)量突然增大，可以判斷密閉內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了自燃隱患，經(jīng)過(guò)治理以后恢復(fù)了正常。

    ②對(duì)于同一介質(zhì)進(jìn)行不同地點(diǎn)的探測(cè)。例如，沿空掘進(jìn)的巷道、“孤島”工作面的兩順槽或者嚴(yán)重冒頂?shù)南锏溃�采用定期沿著巷道每隔一定的距離范圍測(cè)定的方法，其中沿空巷道重點(diǎn)對(duì)沿空側(cè)選取上、中、下三個(gè)點(diǎn)測(cè)定，冒頂巷道對(duì)頂板選取左、中、右三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定。

     3 自燃發(fā)火防治的研究

    1）煤層自燃防滅火研究有新進(jìn)展

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司通風(fēng)處通過(guò)研究以后提出了一個(gè)新的觀點(diǎn)：要充分發(fā)揮各種防滅火技術(shù)的效能及最大限度減少自然發(fā)火次數(shù)，就必須高度重視實(shí)施各種防滅火措施的相對(duì)時(shí)間問(wèn)題。

    煤層自燃發(fā)火的時(shí)間分布規(guī)律表明，采空區(qū)浮煤自燃的危險(xiǎn)性具有隨工作面開(kāi)采相對(duì)時(shí)間變化的特點(diǎn)，即在浮煤形成時(shí)（也就是本面開(kāi)采時(shí)）較小，在鄰面準(zhǔn)備及回采時(shí)增大。因此，防滅火措施的實(shí)施應(yīng)在相對(duì)有利的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，遵循的原則是在工作面開(kāi)采期間不對(duì)本面采空區(qū)做過(guò)多的防火工作，待到開(kāi)采下分層或鄰區(qū)時(shí)再對(duì)其做大量的防火工作（接續(xù)上應(yīng)留出防火工作的時(shí)間），即工作面回采時(shí)的防火重點(diǎn)應(yīng)針對(duì)與之相鄰的采空區(qū)，而非本面采空區(qū)。

    提出此原則主要考慮兩點(diǎn)：一是本面采空區(qū)自燃幾率較低，實(shí)施過(guò)多的防火措施沒(méi)必要，另外工作面開(kāi)采時(shí)對(duì)本面采空區(qū)采取措施的難度較大，且不便于措施本身作用的發(fā)揮。二是鄰區(qū)工作面開(kāi)采時(shí)，相鄰采空區(qū)的自燃幾率增大，對(duì)其采取措施的必要性亦增大；鄰區(qū)工作面準(zhǔn)備及回采時(shí)，順槽距相鄰采空區(qū)較近，便于實(shí)施各種措施，同時(shí)也利于防火作用的發(fā)揮。照此原則開(kāi)展防滅火工作，既能充分發(fā)揮各種防滅火技術(shù)的效能，又能減少不必要的防火投入。當(dāng)然，綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采順槽及切眼頂煤的防火處理應(yīng)另當(dāng)別論，由于這類發(fā)火多發(fā)生在順槽切眼掘進(jìn)期間或回采工作面前方的順槽中，與工作面的回采關(guān)系不大，因此其防火處理工作宜早不宜遲，最好是發(fā)現(xiàn)順槽冒頂或松動(dòng)離層即行處理。此外，還有必要對(duì)采空區(qū)內(nèi)部風(fēng)流運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行深入研究，以便更準(zhǔn)確地指導(dǎo)各種防滅火措施的實(shí)施。

    2）礦井防滅火關(guān)鍵技術(shù)研究

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司針對(duì)礦區(qū)井下煤層自燃防滅火工作中存在的問(wèn)題，對(duì)礦井防滅火關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。

    實(shí)驗(yàn)證明，不同煤種的自燃情況不相同，同一種煤耗氧越快越容易自燃。如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何煤都會(huì)自燃。具體到兗州礦區(qū)的煤種而言，溫度達(dá)到200℃左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)煤焦油味，此時(shí)CO濃度能達(dá)到1%；溫度300℃時(shí)能見(jiàn)到青煙；到400℃能夠見(jiàn)到明火。如果在100℃時(shí)不采取措施，幾天就會(huì)上升到300℃而出現(xiàn)青煙。濟(jì)寧二號(hào)煤礦2301停采線從出現(xiàn)到明顯有煤焦油味僅兩天，到明顯冒青煙僅七天。

    防滅火關(guān)鍵技術(shù)可分以下幾個(gè)階段：

    ①工作面布置。在進(jìn)行工作面設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證順槽的風(fēng)流方向與相鄰采空區(qū)周邊的風(fēng)流方向同性，即同為進(jìn)風(fēng)或者同為回風(fēng)。工作面不能采全高，必須丟煤的時(shí)候要丟底不丟頂。

    ②掘進(jìn)中。沿空掘進(jìn)面須噴漿堵漏，對(duì)沿空有高溫的區(qū)段可采用注膠體泥漿的辦法進(jìn)行治理。沿空掘進(jìn)的巷道與采空區(qū)密閉或者上分層的溜煤眼貫通前以及在貫通二次揭露的斷層時(shí)，在可能的情況下應(yīng)當(dāng)通過(guò)觀測(cè)密閉內(nèi)氣體情況或者打鉆的辦法了解內(nèi)部煤的自燃情況。

    ③采煤過(guò)程。工作面生產(chǎn)時(shí)的進(jìn)風(fēng)隅角一側(cè)是防滅火的重點(diǎn)。最好能向采空區(qū)噴灑阻化劑，并在噴灑后掛簾。工作面推進(jìn)速度較慢時(shí)，每隔一段距離用黃土袋子將巷道堵死，防止漏風(fēng)引起采空區(qū)浮煤自然發(fā)火。

    ④工作面停采。停采前盡量加快工作面推進(jìn)速度、抓緊回撤、快速封閉并對(duì)停采線采取注漿等措施。

    ⑤救災(zāi)時(shí)期。礦井火災(zāi)時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定是非常重要的，風(fēng)量不穩(wěn)定會(huì)使采空區(qū)內(nèi)的氣體突然涌出。盲目調(diào)節(jié)風(fēng)量會(huì)使高溫點(diǎn)產(chǎn)生的有害氣體因壓力變化而涌出，而且救災(zāi)時(shí)風(fēng)壓的來(lái)回調(diào)整不利于對(duì)火源點(diǎn)位置與火災(zāi)發(fā)展情況的準(zhǔn)確判斷，尤其是對(duì)于為防滅火減小風(fēng)壓差的調(diào)風(fēng)措施更應(yīng)慎重。

    3）綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面巷道沿空側(cè)松散煤體漏風(fēng)強(qiáng)度測(cè)算

    西安科技學(xué)院和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦提出了通過(guò)實(shí)測(cè)井下巷道沿空側(cè)松散煤體鉆孔氧氣濃度來(lái)推算漏風(fēng)強(qiáng)度的方法，分析了巷道松散煤體在自燃的過(guò)程中熱風(fēng)壓對(duì)漏風(fēng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)影響，并且在該礦4308綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面的沿空巷道自燃性預(yù)測(cè)中得到了成功的應(yīng)用，對(duì)于松散煤體自然發(fā)火預(yù)測(cè)技術(shù)的研究具有重要的意義。

    綜合機(jī)械化放頂煤無(wú)煤柱開(kāi)采的時(shí)候，沿空巷道的沿空側(cè)有一條寬度約為10m、高度為數(shù)米的松散浮煤帶。這些煤體在空氣漏風(fēng)流氧氣的作用下放出熱量，若蓄熱條件較好則可能引起煤體升溫，從而導(dǎo)致煤體自燃。對(duì)于巷道松散煤體自燃預(yù)測(cè)而言，只要掌握其有關(guān)參數(shù)就能夠作出比較精確的預(yù)測(cè)。例如，其中的放熱強(qiáng)度、耗氧速度可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定，松散煤體厚度、巖層原始溫度在現(xiàn)場(chǎng)都可以直接測(cè)定，但是測(cè)定松散煤體中漏風(fēng)強(qiáng)度的難度很大，而測(cè)定氧濃度的分布相對(duì)則比較容易，因此可以通過(guò)實(shí)際測(cè)定的氧濃度分布來(lái)反推漏風(fēng)強(qiáng)度。

    其思路是：根據(jù)巷道沿空側(cè)松散煤體的漏風(fēng)特點(diǎn)，通過(guò)測(cè)定松散煤體內(nèi)某一點(diǎn)的氧氣濃度、瓦斯?jié)舛群蜏囟�，再根�?jù)煤在該溫度下的耗氧速度，便可推算出漏風(fēng)強(qiáng)度。以這個(gè)漏風(fēng)強(qiáng)度為初始值，并且考慮到系統(tǒng)風(fēng)壓的變化（主要為煤體溫度變化引起的熱風(fēng)壓變化），即可得到漏風(fēng)強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

    此項(xiàng)研究表明：漏風(fēng)強(qiáng)度的氧濃度測(cè)算法是根據(jù)實(shí)測(cè)巷道松散煤體鉆孔氧氣濃度和煤的耗氧速度推算出漏風(fēng)強(qiáng)度，該方法能夠比較真實(shí)的反映出松散煤體的實(shí)際漏風(fēng)狀況，但是必須首先由實(shí)驗(yàn)測(cè)定出煤的耗氧速度；在煤氧化自燃的過(guò)程中，由于煤體溫度升高而產(chǎn)生熱風(fēng)壓，因此在研究巷道松散煤體漏風(fēng)強(qiáng)度的時(shí)候，還必須考慮到由于熱風(fēng)壓引起的漏風(fēng)強(qiáng)度動(dòng)態(tài)變化。

    4）煤層注水技術(shù)避免火災(zāi)的發(fā)生

    由兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦與煤炭科學(xué)研究總院重慶分院共同完成的“綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面煤層注水技術(shù)研究”，已經(jīng)由專家通過(guò)了技術(shù)鑒定。

    根據(jù)煤層裂隙中水的滲透情況，應(yīng)用這項(xiàng)成果的裝置可以自動(dòng)調(diào)節(jié)注水參數(shù)，從而使得注水的效果達(dá)到最佳。此項(xiàng)成果具有動(dòng)靜壓注水自動(dòng)切換、自動(dòng)顯示及儲(chǔ)存各項(xiàng)注水參數(shù)和多種保護(hù)功能，可以軟化煤層和頂煤、減少大塊的煤量、降低工作面的瓦斯?jié)舛群凸ぷ鲌?chǎng)所的溫度、延長(zhǎng)發(fā)火的周期、避免火災(zāi)的發(fā)生，還提高了資源的回收率。興隆莊煤礦應(yīng)用了此項(xiàng)技術(shù)以后，煤層中的平均水分增量為1.174%，總粉塵降塵量達(dá)到了62.1%～86.0%，呼吸性粉塵降塵量達(dá)到了 54.1%～67.6%，有效地改善了作業(yè)的環(huán)境，減少了粉塵的危害。專家認(rèn)為，此項(xiàng)技術(shù)成果在厚煤層及中厚和薄煤層中均具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。

    5）煤體自燃發(fā)火的防治技術(shù)

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司不僅在綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采技術(shù)研究方面得到了快速發(fā)展，而且在煤體自燃發(fā)火的防治等方面也有了顯著的發(fā)展和提高，并且?guī)��?dòng)了相關(guān)專業(yè)及安全保障技術(shù)的發(fā)展，形成了完整的厚煤層綜放開(kāi)采技術(shù)體系及安全保障體系。

    由于綜合機(jī)械化放頂煤的一次開(kāi)采強(qiáng)度大、采空區(qū)冒落空間高、采空區(qū)遺煤多、工作面順槽沿著底板一次掘出及服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)等原因，加之兗州礦區(qū)一直推廣無(wú)煤柱開(kāi)采，因此對(duì)自燃發(fā)火防治技術(shù)的要求更高、更復(fù)雜。統(tǒng)計(jì)資料顯示，綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的自燃發(fā)火與分層綜合機(jī)械化開(kāi)采相比顯現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，即易發(fā)火區(qū)由分層綜合機(jī)械化開(kāi)采的“二道二線”（工作面運(yùn)輸機(jī)道、回風(fēng)道及切眼、停采線）轉(zhuǎn)變?yōu)橄锏理斆汉途C合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面相鄰采空區(qū)松散煤體（特別是沿空送巷保留的小煤皮）。綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采工作面的采空區(qū)雖然遺煤比較多，但是由于工作面的推進(jìn)速度快，使得采空區(qū)的遺煤遠(yuǎn)在自燃發(fā)火期以內(nèi)就被甩到窒息帶，所以未發(fā)生自燃發(fā)火現(xiàn)象。

    兗州礦區(qū)的煤體自燃發(fā)火防治技術(shù)可以分為以下兩個(gè)方面：

    ①針對(duì)巷道頂煤容易自燃的情況，采取了以下措施：大力推廣煤巷錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)，變被動(dòng)支護(hù)為主動(dòng)支護(hù)，減少頂煤松動(dòng)冒落和頂板形成空洞的可能，從根本上杜絕了巷道頂煤的自燃現(xiàn)象；開(kāi)發(fā)應(yīng)用以巷道噴涂、注凝膠隔離段和惰化劑為主要內(nèi)容的防火技術(shù)；采用巷道頂煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)；研究膠體泥漿快速滅火技術(shù)。

    ②針對(duì)相鄰采空區(qū)端頭松散煤體容易自燃的情況，采取了以下措施：采用聚氨酯噴涂堵漏新材料、新工藝；開(kāi)發(fā)應(yīng)用密集淺孔注凝膠技術(shù)；采用井下移動(dòng)式膜分離制氮防滅火技術(shù)；開(kāi)發(fā)應(yīng)用膠體泥漿快速滅火技術(shù)。