贺兰山煤层自燃为什么不能灭火?
因为灭不完。
在过去的20年里,借助先进的卫星遥感技术,科学家得以直观地观测到汝箕沟矿区的火势范围。矿区的24处火区影响总面积为332平方公里,自2008年以来,当地对明火区进行了专项整治,多数明火区相继消失,但地下着火点仍未被扑灭,未来再次蔓延的风险依然存在,容易发生二次灾害。
贺兰山煤层燃烧的可能性有两种:
第一是由矿工的不当操作引起。比如,矿井工人在井下作业时生火取暖,在地面做饭、抽烟时未及时扑灭火源,这些不当操作都有可能引发煤层燃烧。
某些情况下,采矿作业时操作不当甚至会导致煤尘、瓦斯爆炸,引发更加严重的次生灾害。据统计,我国从2012~2015年发生的重大以上的瓦斯爆炸事故共有19起,其中有9起都是由煤层燃烧引起的,造成了巨大的人员和财产损失。
《煤矿安全规程》中有多处条款对矿井火灾的预报、监测都进行了明确规定,比如在一氧化碳等有害气体的检查、建立煤矿自燃火灾监测系统等等。但在实际的操作层面上,真正落实到位的矿井并不多,尤其是不符合科学规范的私人煤矿,引燃煤炭的可能性更高。
第二是由煤层发生自燃引起的。煤炭是典型的易燃物,本身就具有一定的自燃倾向性,自燃几率和易燃气体的浓度、空气交换速率以及环境温度密切相关。
据统计,我国受到自燃威胁的大中型矿区超过100个,尤其是在采空区,发生自燃火灾的几率高达67%,其中有30%是巷道煤柱着火,另外10%则发生在地面。
1 自然发火的原因及规律
11 煤体自然发火的条件
(1) 煤炭自身具有自燃倾向性且以破碎状态存在;
(2) 对煤炭有连续的供氧条件(漏风风速为12 ~ 20m/ min、漏风量为0 1 ~ 0 24m3/ min) ;
(3) 煤炭氧化生成的热量易于积聚;
(4) 上述条件持续稳定足够的时间;
12矿井自然发火的分布规律
所有的自然发火点都分布在采煤工作面的“两道两线”(即进风道、回风道、停采线、开采线) 、地质构造带和护巷煤柱间。
(1) 工作面回采结束后,停采线前方有煤壁支承,不易冒实,易形成漏风通道。
(2) 地质构造复杂、断层多的地带因煤质松软、破碎,煤体吸附氧的能力增强,煤层层理、节理高度发育,易漏风。
(3) 布置在煤层的集中进回风联络巷因多次掘进,保护煤柱反复承受采动压力的影响,煤体变形、破碎,不易密封。
(4) 在风压变化较大、较频繁的区域,因风压变化使采空区形成的“负压喘息”加剧了自燃和自燃征兆的显现。
(5) 分层巷道掘进期间,因巷道内风压增高,加之顶板一般较为破碎,易通过其假顶上的裂隙和采空区形成复杂漏风通道。
(6) 分层巷道内错,易形成漏风隅角带;分层巷道外错,易使采空区内的遗煤破碎,二者均可为煤炭自燃创造便利的条件。
2 抓住重点 综合治理
防治自燃的对策和基本原则:
21 延长自然发火期
针对分层开采的特点,实行集中生产,加快推进速度,并采取以阻燃为主的预防措施,延长自然发火周期。
(1) 将首层开采的煤层进行注水。
(2) 对2、3、4 分层“两道两线”各20m的范围内采前预打浅孔密集钻进行控制注浆。
(3) 在开采线预埋注浆管路,待工作面推采适当距离(一般为40m) 后,集中注浆。
(4) 在开采线以内、停采线以外各自30m的范围内,集中遍撒阻化剂,工作面回采完毕后,密闭后集中大量注浆。
22 在堵漏上采取措施
(1) 对通风系统进行优化,减少通风阻力。
(2) 分层开采首层铺设金属网,保证注浆质量,以利于顶板再生,减少漏风。
(3) 工作面回采完后,及时密封,两帮及顶板附近5m 的范围内,通过注凝胶封严。
(4) 对采空区注入浓度较大的浆液,以提高密封质量。
(5) 在断层及破碎煤层的附近注入凝胶堵塞漏风通道。
23 改进巷道布置方式
(1) 推广无煤柱开采,保护煤柱可代之以在采空区中注凝胶生成的稳定隔离带。
(2) 分层巷道重叠布置,消除隐患。
(3) 在分层巷道掘进时,力求一次掘透,以缩短因局扇增压造成采空区漏风的时间。
(4) 工作面的集中联络巷由工作面外侧布置改为内侧布置,随工作面的推采逐渐缩小、最终消除穿煤层段的护巷煤柱。
(5) 采区和分层工作面实行并联通风。
(6) 用型钢支护替代木棚支护。
(7) 采区进、回风巷尽量布置在岩石中;如布置在煤层中,巷道必须锚喷或砌碹,中间用不燃物或加注凝胶充填。
24 加大均压防灭火的力度
通过对通风系统的优化,减少采空区进、回风侧的压差,以阻止自燃的发展和蔓延。
25 积极推广新技术
采用凝胶堵漏法,凝胶耐热性能好,凝结速度易于控制,形成的隔离层弹性大,不易破碎,隔热性强,在现场应用时收到了良好的效果。
3 几点体会
(1) 煤炭自然发火的是有规律可寻的。
(2) 在开采和采区设计中,必须首先考虑防灭火,开采系统要符合防灭火的要求。
(3) 浅孔密集钻注浆及开、停采线撒布阻化剂是预防采空区自燃和消灭火灾的有效方法。
(4) 在均压防灭火中一定要从大处着眼,处理好整体与局部的关系。
(5) 要做好自燃发火的预测预报工作,及时发现,把其消灭在萌芽之中。
煤炭自燃必须同时具备的条件有:
1、煤炭具有自燃的倾向性,并呈破碎状态堆积存在;
2、氧气的存在给煤体自燃创造了条件,所以还需要连续供氧维持煤的氧化不断地发展;
3、只有在热量积聚的环境中,煤体才会产生明显的升温现象,所以还需要煤氧化生成的热量能大量蓄积。
煤炭自燃的条件是“具有自燃倾向性的煤炭,呈一定厚度的破碎状堆积和有连续的供氧条件,且热量易于积聚”,3个条件同时存在,缺一不可。在防治煤炭自燃的时候,任何防灭火技术和材料只要切断其中的任何一个乃至全部条件,那么就可以起到有效的防治效果。因此,所采用的防灭火技术与材料须满足以下条件:
(1)覆盖煤体并封堵松散煤体的空隙,减少甚至杜绝漏风,隔绝煤体与氧气的接触。
(2)充分惰化存在煤层自燃的采空区。
(3)吸收煤体周围空间储存的热能,降低煤温。
(4)破坏煤体表面的各种活性基团结构,阻化煤氧反应。
扩展资料:
影响自燃主要有以下几方面的因素:
1、水份:水份的含量及变化是影响煤自发热最主要的因素,当水蒸发时从外界吸收大量的热,冷凝时就将这些热传给煤粉,理论上讲,含水量增加1%将使煤温上升17℃。因此不能用水来冷却已经产生自发热的煤堆,这是因为冷却水很难将全部的煤浸透而只是让部分温度下降而已。
2、通风率:理论上在松散的煤堆中不流通的空气完全反应的话将使其温度上升2℃,实际上当高速流通的空气在提供煤以氧气的同时也会带走大量的热,而低速则恰好相反,尽管也提供相当数量的氧气但却不能带走其自发产生的热量。
操作上长期置放的煤粉一定要压紧,清除周围的杂草勿使草根造成煤堆松质化,使空气容易进入,温度容易提高。
3、颗粒细度:与自发热成反比的关系,颗粒越小其表面积越大,与空气的接触越充分,更容易产生自热。但出于堆置上的考量,使煤堆不至于容易坍塌,一般会将其细度控制在一定范围。
4、挥发份:按挥发份可以将煤分为烟煤、褐煤、无烟煤,其热值递增,自发热可能性降低。而且由于煤粉飞灰都搀在生料中使用(G生料配料必须考虑到这一点),因此根据不同的燃煤要求不同配比的生料,烧成操作上也作调整。
5、温度:最重要的操作参数,根据实验室检定,80℃以下温升其反应率反而下降,80℃其活性随温度上升而上升。
-煤炭自燃
贺兰山煤层自燃为什么不能灭火?
本文2023-10-09 02:17:04发表“古籍资讯”栏目。
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