煤矿自然发火期的规定

煤炭自燃过程大体分为3个阶段：①潜伏期②自热期②燃烧期

自燃潜伏期煤体温度的变化不明显，煤的氧化进程十分平稳缓慢，然而它确实在发生变化，不仅煤的重量略有增加，着火点温度降低，而且氧化性被活化。它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。

经过这个潜伏期之后，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物分解成水(H20)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)。氧化产生的热量使煤温继续升高，超过自热的临界温度(60～80℃)，煤温上升急剧加速，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，产生芳香族的碳氢化合物(CxHy)、氢(H2)、更多的一氧化碳(CO)等可燃气体，这个阶段为自热期。

临界温度也称自热温度，是能使煤自发燃烧的最低温度。一旦达到了该温度点，煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡，即产热量将高于散热量，就会导致煤与环境温度的上升，从而又加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起来，即进入燃烧阶段。

您好，空气对煤氧化的最初阶段的特征是氧在煤表面上物理吸附和化学吸附，在物理吸附时能放出与气体凝聚热相当的热量（即物理吸附热），空气中的氧分子与煤表面通过化学作用而形成的吸附。其吸附时放出的热量相当于化学反应执，比物理吸附热大的多。化学吸附是不可逆的。氧气在煤表面发生化学吸附，并随之形成酸性官能团，如酚-OH，-COOH和CO。如有水存在或因煤的氧化除氢反应（即-CH2→CO-+H2O)而产生水，则同时还会有过氧化物、配合物等形式。后者浓度积累到一定值，且又达到一定温度时，氧化作用将自动加速，如果连锁反应不断进行，放出的热量不能及时排出，一旦达到煤的着火点温度就会引起自燃。

煤层自然发火期 从煤层被开采破碎、接触空气之日起,至出现自燃现象或温度上升到自燃点为止,所经历的时间叫煤层的自然发火期,以月或天为单位.通常是采用统计法推理出,比如统计矿井历次自然发火的周期,新建矿井参考邻近矿井的数值.

老黑头

[天外飞仙] 易自燃煤层火灾原因分析与综合防治技术实践

时间：2008年8月4日

摘 要：通过对义马煤田易自燃煤层发火机理及原因的分析，探索和开发研究煤层火灾防治技术，形成一套易自燃煤层综合防治体系，为保障矿井安全、实现高产高效提供可靠保证。

关键词：易自燃煤层；发火原因；防治技术

1 煤层基本概况

义马煤田的开采煤层为中生界侏罗系下侏罗统煤层，煤层地质构造比较简单，赋存条件较好，煤层倾角6°～14°，煤层较厚。煤种为长焰煤，不粘结，中等硬度，极易风化成粉末。下侏罗统含煤共5层，各煤层均有自然发火倾向，发火期1个月，最短只有8 d，煤层自然发火问题比较严重。煤层瓦斯涌出量较小，煤尘具有爆炸危险，爆炸指数为44．7％～51．8％。

2 煤炭自燃机理和条件

根据我国煤炭自燃倾向性分类，义马煤田的煤层属容易自燃煤层(工类)。自然发火的决定因素是发火地点存在低温氧化的浮煤、碎煤，同时向它供有足够的氧气以及煤炭氧化时有蓄热准备条件。自然发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触，产生氧化反应所致。氧化是煤炭自燃的主要原因。煤炭在井下大气的常温和常压条件下，遇空气中的氧气，便产生表面吸附作用，使煤炭进入低温氧化阶段，此阶段中发热量很少，能出现一些不稳定氧化物的最后产物——C02、CO、水蒸汽；如果热量不及时扩散，逐渐积蓄，大于煤体向周围介质散失的热量，煤炭温度继续上升，称为自热，待煤炭温度上升到某一极限值(一般为70—80℃)时，煤体温度上升急剧加速，达到临界着火点时，便发生煤炭的自然发火。

3 煤炭自然发火的规律及其成因分析

针对义马煤田的生产技术因素，我们通过对煤层自然发火几率分析可以看出，发火的原因是多方面的：巷道布置不合理、煤柱受压破碎、浮煤护顶较多、地质因素、漏风、冒顶及通风设施管理不善、生产管理不善等。煤炭自然发火的规律及其成因分析如下。

3．1 两道两线处煤炭易自燃(指采煤工作面上、下巷，开采线，停采线)

(1)上、下进回风巷煤炭易发火。①巷道变坡处煤炭易发火。由于地质因素，巷道掘进期间，巷道变坡处易发生冒顶，或者棚梁上浮煤堆积，风流经过变坡点处形成漏风供氧，使棚梁上的松散煤体升温，热量积聚而导致发火。②与相邻巷道交叉处煤炭易发火。由于工程设计原因，工作面上、下巷道与相邻巷道垂直上、下交叉，交叉巷道布置在一层煤中，交叉间距小，致使2条巷道间产生漏风，引起煤炭自燃。③护巷煤柱易发火。留设煤柱保护区段巷道时，在采动压力的作用下，煤柱被压裂、破碎、坍塌，再加上工作面端头回柱后，冒落不彻底，留下漏风通道，容易引起煤炭自燃。④分层巷道假顶内煤炭易发火。分层巷道采用内错式或重叠式布置时，除第一分层外，各分层都是在假顶下掘进。因而在第二分层及其以下的分层巷道掘进和采煤期间，都会向上一分层采空区漏风，使上分层采空区中的遗煤自燃。⑤综放工作面上、下巷顶煤易发火。由于综放工作面开掘巷道，沿煤层底板掘进，造成巷道顶煤开裂冒落，形成巷道为主通风系统，冒落处为弱通风系统。

(2)停采线处易发火。在开采下部分层时，上部分层的停采线遗煤容易自然发火。同时在工作面开采过程中，还可能引起本分层或上部分层的相邻采空区停采线浮煤自燃。停采线是压差最大的漏风通道，若两端都由密闭墙封闭不严，停采线处煤炭易于自然发火，特别是在厚煤层分层开采时，表现更为突出。

(3)开采线(切眼)处易发火。①分层开采切眼处。开切眼积存浮煤的情况与停采线大致相同。因此，如果相邻的工作面进、回风巷向采空区的开切眼漏风，则该处易发生煤炭自燃。②综放开采开切眼处。由于综放开切眼托顶煤较厚且开切眼宽度大，支护不当或安装支架抽棚梁时，易造成冒顶现象，加之综放支架重，安装速度慢，时间长，往往造成支架刚安装完毕，就发生煤炭自燃发火。

3．2 采煤面采空区遗煤，上下隅角处易发火

(1)由于地质条件变化或设备等原因，造成工作面推进速度慢，当工作面推进度低于采空区遗煤氧化升温带宽度时，氧化升温带内煤炭氧化蓄热，煤体存留时间可能超过自然发火期而出现自燃。

(2)采煤工作面上下隅角在回柱时，上巷上帮、下巷下帮塌落不实，易形成三角区漏风通道；上下隅角处于漏风源点、汇点；上下隅角易堆浮煤；综放工作面上下端头放煤不彻底，丢下大量遗煤，为煤炭自然发火提供了物质条件。

3．3 巷道冒顶处、断层附近煤炭易发火

巷道冒顶处，正常风流冲刷不到冒顶深部，煤炭氧化热量易于积存，易自然发火；断层附近易于造成冒顶，加之处理不及时，巷道支护“软关门”，易发生自然发火。

4 易自燃煤层火灾综合防治技术

4．1 预防性灌浆预防煤层自燃技术

灌浆防灭火是义马矿区最基本的防治措施，主要有采后密闭灌浆、随采随灌、巷顶插管注浆等形式。当工作面回采结束后，在工作面胶带巷、运输巷口修建永久密闭，利用密闭前铺设到停采线的灌浆管实施封闭注浆，间歇充填，灌浆量以黄泥接实巷顶为准。

对于分层开采并有下分层的采煤工作面，必须对采空区随采随灌黄泥浆，每天至少一班向采空区灌浆，以湿润包裹采空区遗煤，防止遗煤氧化积热，灌浆实行少量多次的方法，每次注浆量以工作面出浆水为止。

对于工作面上下巷道顶部留有煤皮或冒顶空洞的地方，多采取巷顶插管注浆措施。对冒顶空洞，采用人工直接下人注浆管；无冒顶地段采用钻机打钻孔下入注浆钢管，注浆管一般采用40mm的无缝钢管(前端为多孔花管)，下管长度一般不低于3m，钻孔角度45°，孔间距4m.

4．2 低风量稳定风流供风防治技术

对于正常回采期间，合理控制工作面风量，采取低风量供风。采用“U”型通风的工作面，降低供风量是压缩采空区氧化带宽度，防止采空区遗煤自燃的手段之一。根据工作面瓦斯绝对涌出量，在满足人员呼吸、有害气体浓度、温度不超限的情况下，采用低风量供风；同时加强工作面通风设施管理，保证风流、风量稳定，避免风量忽大忽小，使采空区遗煤连续氧化，蓄热升温，而引起煤炭自燃。

4．3 压注化学凝胶及胶体泥浆防治技术

义马矿区引进并推广了化学凝胶防灭火技术。它是目前矿区处理高温点、封闭堵漏的主要手段。制取化学凝胶的原料是水玻璃和碳酸氢铵(促凝剂)。水玻璃含量3％～9％，碳酸氢氨含量2％～4％，通过2台注胶泵用三通与钻孔注管联通压注。成胶时间与促凝剂的含量成正比关系。

在需要大量快速充填空洞时，往往采用胶体泥浆(阻化泥浆)，胶体泥浆的制取主要是利用地面灌浆站向井下输送水玻璃，井下加入促凝剂。

4．4 压注增稠泥浆和聚氨酯喷涂防治技术

(1)压注增稠泥浆，降低采空区遗煤温度，杜绝注浆脱水影响支架拆除现象的发生。距停采线40～50m，在上拐头逐步压人长度分别为40 m、30m、20m的注浆钢管，停采后注入增稠泥浆(增稠剂在地面注浆站，以注浆水的0．3％比例加入)，以降低采空区遗煤温度。增稠剂为白色粉末状高吸水材料，吸水倍率100—180倍，能有效地将浆水固定在采空区范围内，杜绝注浆脱水影响工作面支架拆除现象的发生。

(2)聚氨酯隔风喷涂技术在义马矿区主要用于工作面拆除支架期间，喷涂工作面架顶及架后，封闭架顶碎煤及架后采空区遗煤的供氧通道。聚氨酯喷涂所用原料，以异氰酸酯为一组份(黑料)，其他如多元醇聚醚、催化剂、阻燃剂、发泡剂等合在一起为一组份(白料)。使用时，将黑白两料等，搅拌均匀，可在几分钟内制得聚氨酯泡沫制品。因聚氨酯涂料发泡倍数高达20—25倍，并且有很强的粘着力，其以液体状态喷射粘附在架缝表面，在膨胀发泡过程中，靠膨胀力挤压进入所有漏风的空隙，堵漏效果良好。

4．5 采空区压诖与汽雾喷洒阻化剂防治技术

阻化剂采空区防灭火在义马矿区的应用分为2种方式：一是利用地面水源连通自制的ZHI—Ⅲ型阻化剂加入装置，通过注液枪(前端为花眼钢管)向采空区压注阻化剂，阻化液含量一般为10％～20％，此种方式不需电源，阻化液浓度易控制；另一种是将阻化剂和水按比例(10％一15％)配成溶液，通过高压泵、汽雾发生器(喷嘴)将其雾化，在工作面下拐头以漏风为载体，将汽雾阻化剂带入采空区煤体表面，延缓煤的氧化过程，常用的阻化剂有CaCl2、MgCl2等。

4. 6 充填复合凝土防治技术

对冒顶区长、冒顶高、范围大的地带，充填复合凝土。复合凝土成分组成：固化剂15％、水50％、黄土35％，固化凝结时间3～8 min。充填工艺为：将复合凝土原料(地面有加工厂、袋装)加入充填机中，调节好进水量，在充填机旋转下形成含固化剂15％、水50％、黄土35％的稠浆液，经高压泥浆泵充填钻孔进入高冒区3—8min后，凝结成复合凝土。

4．7 上下隅角遗煤自燃防治技术

在工作面上下隅角设置看火工，每班在采面拉架放顶之后，用长枪头(15mm钢管端头缩口成尖)洒水降温，使上隅角内放下的煤始终处于湿润和低温状态；在下隅角附近(进风侧)后输送机头以里设置1道常开水幕，增加隅角漏风的湿度，延长隅角附近煤的自然发火期。采用临时密闭和凝胶充填相结合的方法，隔绝采空区漏风，处理下隅角高温点。在下巷转载机机尾之后，上接过渡架下帮，下接下巷下帮煤壁建1道临时密闭墙，墙处打上防倒戗柱。从墙外向墙内巷顶及过渡架尾梁之后打钻下注浆管2组，深度分别为4m、2m。利用地面注浆系统注入低浓度化学凝胶，胶体从巷道顶板煤缝及过渡架尾梁处挤出停止。随工作面推进，每隔5m建1道密闭墙，充堵1次凝胶，直到测不出CO为止。

4．8 巷道背板抹泥和喷射混凝土防治技术

受煤柱集中压力和回采动压影响，上下顺槽压力显现严重，支架上浮煤堆积严重。为此，改变支护方式，一是巷道顶板背设由原来的荆芭、椽子改变为木反背设，而后抹泥封闭；二是巷道掘进50m，在原有支护断面上喷射混凝土，掘进、喷射循环进行，大大减少了巷道煤体扩散漏风。

实践证明，在义马煤田易自燃煤层进行开采，汁对煤层发火原因的不同，采用不同的防治手段 和方法，完全可以保障安全生产。

参考文献：转载

陕西省煤炭资源丰富，含煤面积5.71×104km2，埋深2000m以浅的煤炭资源蕴藏总量超过3800×108t，煤炭资源分布呈现北富南贫的特点，秦岭以北约占全省的98%，以南不足2%。成煤时代主要为石炭－二叠纪、三叠纪和侏罗纪，主要煤田有渭北石炭－二叠纪煤田、陕北石炭－二叠纪煤田、陕北三叠纪煤田、黄陇侏罗纪煤田、陕北侏罗纪煤田、商洛石炭－二叠纪煤田和镇巴侏罗纪煤田等七个煤田（图0.1）。各个煤田均有煤层气分布，但具有资源价值的煤层气主要分布在陕北石炭－二叠纪煤田、渭北石炭－二叠纪煤田和黄陇侏罗纪煤田。全省2000m以浅煤层气资源量13095×108m3，位居全国第三位。

0.1.1 陕西省主要煤田

渭北石炭－二叠纪煤田：东起韩城，西至耀县，地层走向由北东向南西展布，有渭北“黑腰带”之称。东西长约220km，南北宽37～50km，含煤面积近1×104km2，划分为铜川、蒲白、澄合、韩城四个矿区。总体构造为一向北西倾斜的单斜，倾角5°～15°。蒲白、澄合两矿区断裂构造较发育，断层多成为井田自然边界。煤系为山西组和太原组，含煤11层，可采者3～4层，即3＃、5＃、10＃、11＃煤层。煤类以瘦煤、贫煤为主。

黄陇侏罗纪煤田：东起黄陵，经宜君、旬邑、彬县、凤翔、千阳等，西至陇县，长约280km，宽30～40km，含煤面积约1.1×104km2，为一向北倾斜的单斜。煤田内多出现宽缓的背、向斜，倾角多在3°～10°之间，个别地段15°左右。构造线以东西向或北东向为主。煤系为侏罗系中统延安组，含煤4层，可采者1～2层。划分为4个矿区和一个勘探区，即：黄陵矿区、焦坪矿区、旬耀矿区、彬长矿区、永陇勘探区。煤类主要为不粘煤、弱粘煤，黄陵矿区有少量气煤。

陕北三叠纪煤田：含煤地层分布范围包括延安、子长、子洲、安塞、米脂、横山等县、市，南北长约75km，东西宽约30km，含煤面积约2200km2，为一向西倾斜的单斜，倾角1°～5°。煤系为三叠系上统瓦窑堡组，含煤7～15层，可采者1～2层，即3＃、5＃煤层，主采为5＃煤。主采煤层的特点是薄而分布广，0.7m以上厚度仅分布于子长县境内，现仅规划一个矿区（子长矿区）。煤类为气煤。

陕北侏罗纪煤田：东北起于府谷至西南的靖边、定边，经神木、榆林、横山等县、市，长约300km，宽25～80km，含煤面积约17400km2。地层倾角1°～5°左右，为一大型向北西倾斜的单斜。煤层赋存稳定，划分为神府矿区、榆神矿区、榆横矿区和靖定预测区。煤系为侏罗系中统延安组，分五个含煤段，分别含5个煤层组，自下而上编为1＃、2＃、3＃、4＃、5＃，主采煤层为1＃－2、2＃－2、3＃－1、4＃－2、5＃－2五层。煤类主要为不粘煤、长焰煤，局部有弱粘煤。

图0.1 陕西省煤炭资源分布图

陕北石炭二叠纪煤田：分布于府谷、佳县、吴堡沿黄河以西一带，是山西河东煤田西延部分。以煤层埋深2000m为深部界线，划分为两个不相连接的分区，即府谷矿区和吴堡勘探区。府谷矿区与吴堡勘探区之间的佳县地区，因煤层埋深超过2000m，未作规划分区。煤田地层走向近于南北，为向西倾的单斜，断层稀少，褶皱不发育，地层倾角＜10°。煤系地层为山西组和太原组，含煤10层，主要可采煤层为3＃、8＃、9＃三层。煤类为焦煤。

0.1.2 陕西省煤层气资源

0.1.2.1 煤层气区块划分和资源量

根据全省煤田地质勘探钻孔的瓦斯资料，全省的煤层气可按含气量及平面分布特点划分为15个含气区，其中：①单层可采煤层烃类气体含量≥4m3/t，具有一定分布面积的矿区或勘探区，有渭北石炭－二叠纪煤田的铜川、蒲白、澄合、韩城矿区和陕北石炭－二叠纪煤田的府谷矿区和吴堡勘探区六个含气区；②单层可采煤层烃类气体虽≥4m3/t，但分布面积较小，并以孤立点出现的矿区或勘探区，有黄陇侏罗纪煤田的黄陵、焦坪、彬长矿区三个含气区；③单层可采烃类气体含量小于4m3/t的矿区或勘查区，有陕北侏罗纪煤田的神府矿区、榆神矿区、榆横矿区、孟家湾勘查区和陕北三叠纪煤田子长矿区，共五个含气区。

根据全省煤层气赋存情况，对韩城、澄合、蒲白、铜川、府谷、吴堡6个含气区计算了煤层气资源量。对黄陵、焦坪及彬长矿区，估算了煤层气资源量。全省1500m以浅共蕴藏煤层气资源量约13121×108m3（表0.1、表0.2）。

表0.1 石炭－二叠纪煤田煤层气资源量

表0.2 侏罗纪煤田煤层气资源量（埋深＜1500m）

通过对煤田煤储层展布、煤层气含量、煤层渗透率、煤变质特征、煤的吸附性能等条件的综合分析，认为渭北与陕北石炭－二叠纪煤田煤层厚度大（图0.2），煤层埋深适中，甲烷含量较高，生、储、盖条件较好，目前有在建和生产矿井，是煤层气勘探开发的理想地区，并具有重要的理论和实际意义。

图0.2 陕西省煤层气资源分布图

彬长矿区至2007年底，已有下沟、火石嘴、水帘、亭南、大佛寺等煤矿生产，其中有的矿井瓦斯涌出量每分钟超过150m3，从目前井下抽放获得的资料分析，本区具有良好的开发前景。

0.1.2.2 不同含气区煤层气地质特征

（1）渭北石炭－二叠纪煤田

煤层的埋深主要受地形和构造的影响。煤田边浅部地层倾角较陡，一般20°左右，局部有直立甚至倒转现象，一般埋深小于500m。煤田的中深部，地层倾角变小，一般5°～10°，地形高差变化较大，在澄合、蒲白、铜川三矿区，地层倾向近于正北。黄土台塬区煤层埋深一般为600～1500m，低山区煤层埋深一般在1800～2300m之间。韩城矿区地层倾向北西，煤层在山区边部埋深仅为0～200m。

3＃煤层厚0.18～9.26m，一般3.0m；4＃煤层厚度0～3.56m，一般1.00m；5＃煤层在韩城矿区厚0～7.19m，澄合矿区厚0.40～10.54m，蒲白矿区煤厚0～8.28m，铜川矿区煤厚0～8.18m；10＃煤层澄合矿区厚0～7.39m，蒲白矿区厚0～20.25m，铜川矿区厚0～6.62m。

煤层裂隙、割理发育程度各可采煤层相近。一方面与宏观煤岩类型有关，光亮型和半亮型中，内生裂隙发育，一般为20条/5cm。另一方面，煤层的割理与构造的关系较为密切。韩城北区压性、压扭性构造较发育，不利于煤层割理的形成，并常形成构造煤，阻止了煤层气的运移和逸散，有利于煤层气的富集，从而使北区各矿为高沼矿，相对涌出量较高，下峪口矿可达55.3m3/t，桑树坪矿可达56.09m3/t，但煤层渗透性很低，并常出现瓦斯突出现象。韩城南区张性构造发育，有利于煤层割理形成，煤层渗透率最高达2.5×10－3μm2。

（2）陕北石炭－二叠纪煤田

陕北石炭－二叠纪煤田煤层的内生裂隙较发育，割理不发育，就影响孔隙度和透气性的因素而言，陕北煤的变质程度较低，有利于煤中大孔隙的存在，推测煤层的透气性较高。煤层埋深主要受后期构造影响。地层倾向正西，煤田边浅部沿倾向约5～10km的范围，煤层埋深从露头增加到1000m，中深部埋深在1000m以上，沿走向在佳县以西煤层埋深大于2000m，使煤田一分为二，即南部吴堡区和北部府谷区。

府谷矿区：东部以黄河为界，北以陕西与内蒙古自治区边界为界，西部延伸较远，但埋藏深度1500m的边界位于新民镇—三道沟乡一带。1500m以浅面积893km2，资源量140×108t，探明区面积200km2，资源量53×108t。矿区含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组，含可采煤层11层，自上而下编号为3＃、4＃、5＃、6＃、7＃、8＃、9＃－1、9＃－2、10＃－1、10＃－2、11＃，其中3＃、4＃煤赋存于山西组，其余赋存于太原组。主要可采煤层为4＃、6＃、7＃、9＃－2，其余为局部可采煤层，煤层埋深200～1200m。根据总体规划，划分为西王寨、冯家塔井田等。西王寨井田4＃煤层厚度0.96～12.41m，平均6.93m，埋藏深度125.29～473.84m；6＃煤层厚度1.16～5.29m，平均2.29m，埋深141.03～501.98m；7＃煤层厚度0.80～7.52m，平均1.74m，埋深150.13～506.33m；9＃－2煤厚度1.41～8.60m，平均3.20m，埋深171.76～543.60m。煤类均为长焰煤—气煤，该区是陕西省炼焦配煤基地之一。

吴堡矿区：南起吴堡县城，北至丁家湾乡，呈长条形沿黄河西岸南北向展布，南北长约26km，东西宽2.8～5.6km，面积93.1km2。按照总体规划，划分为柳壕沟井田和横沟井田，两井田以柳壕沟北断层为界。矿区内含煤地层为山西组下段和太原组，总厚度131m，含煤4～14层，其中可采煤层5层，可采煤层总厚度2.89～16.58m，平均9.05m，平均含煤系数9.4%。山西组含煤3层，自下而上编号分别是S3、S2、S1号煤层。其中S3煤层厚度0.31～1.34m，平均0.76m，埋藏深度284.24～952.50m，煤层底板标高－180～－360m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S2煤层厚度0.30～1.62m，平均0.99m，埋藏深度294.18～962.40m，煤层底板标高－190～－250m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右；S1煤层厚度1.20～5.10m，平均2.74m，埋藏深度301.41～969.92m，煤层底板标高－240～－350m，煤层整体向西倾斜，倾角5°左右。太原组含可采煤层1层，编号T1，煤层厚度3.51～8.98m，平均6.03m，煤层埋藏深度380.74～1074.28m，底板标高－285～－260m，煤层整体向西倾斜，倾角4.6°。1500m以浅含煤面积813km2，资源量90×108t，其中探明区面积78.5km2，资源量15.3806×108t。煤类为焦煤JM25为主，肥煤FM36、FM26次之，少量焦煤JM24、气煤QM34、瘦煤S13和S14、焦煤JM15及中粘煤1/2ZN23。由于埋藏较深、开采技术条件复杂，暂时尚未开采。

（3）黄陇侏罗纪煤田

黄陵矿区：位于陕西省黄陵县境内，东距县城约55km。受沮水河及其支流长期切割和侵蚀，基岩裸露，沟壑纵横。区内森林植被广泛分布。地势呈西北高而东南低，最高点位于野猪窝附近，海拔1537m，最低点位于索罗湾一带，海拔1022.75m，相对高差514.25m。属地形较为复杂的中—低山区。延安组为含煤地层，地表无出露，属一套生油含煤内陆碎屑河、湖沼相沉积。厚度7.44～135.18m，平均92.30m，区内呈南薄北厚的变化规律，可采煤层有2＃、3＃两层，2＃煤层厚度0.05～6.75m，平均3.91m。3＃煤层厚0.85～3.80m，平均厚2.09m，煤层厚度变化较大。煤类以弱粘煤为主，少量1/2中粘煤。勘探阶段发现有3个孔煤层中甲烷含量大于4m3/t，分布面积约15km2，预计储量约3×108m3。勘探阶段施工的1个水文孔，当钻进到延安组第二段时，孔内有煤成气逸出，气量不大，导管引出点燃后火焰呈淡蓝色，火苗短而弱，30～40cm。分2次采集气体样品进行了化验测试，第一次测试结果，氧含量6.31%，氮含量41.69%，二氧化碳含量0.16%，甲烷含量51.27%，乙烷含量0.37%，丙烷含量0.20%；第二次测试结果，氧含量0.25%，氮含量13.54%，二氧化碳含量0.06%，甲烷含量85.06%，乙烷含量1.09%。2004年5月20～21日对孔内气体压力进行了测量，采用0.6MPa压力表，每30分钟测量一次，其值介于0.05～0.145MPa之间。另有1个孔钻进到三叠系时，天然气喷出，导管引出，火焰高达1m。

焦坪矿区：焦坪矿区位于陕西省铜川市耀州区和印台区境内，距铜川市约70km，矿区南北长26.5km，东西宽3.84km，含煤面积103.1km2。现由陈家山、下石节和玉华煤矿开采。矿区含煤地层为侏罗系中统延安组，厚度105～147m。主采4＃－2煤层和局部可采的3＃－2煤层。4＃－2煤层属全区可采，煤层倾角2°～5°，厚度一般6～14m，平均约10m。靠近煤层底板，普遍发育1～3m的劣质煤。煤层结构复杂，一般含矸2～3层，为炭质泥岩或泥岩，夹矸总厚度为0.1～0.5m。煤层直接顶为粉砂岩，厚度2～6m；老顶为中、粗粒砂岩，厚度10m左右；底板为根土岩及花斑泥岩，遇水极易膨胀，厚度4～12m。矿区4＃－2煤层赋存较稳定，构造及水文地质条件简单。3＃－2煤层仅局部可采（分布于下石节煤矿，现未开采），煤层厚度一般4～6m，平均厚度5m。煤质特征是，原煤灰分产率15%，全硫含量小于1%，发热量25～32MJ/kg。矿区三矿属高瓦斯矿井，煤层属极易自燃煤层，发火期3～6个月，最短24天。由于开采中煤、油、气共生，所以焦坪矿区开采地质条件既特殊，又十分复杂。2006年在该矿区转角勘查区钻探施工时，遇到井喷，喷出气体以二氧化碳气为主。

彬长矿区：位于彬县及长武县境内，彬长规划矿区东西长70km，南北宽25km，详查区面积913km2。矿区地层总体为一倾向北西—北北西的平缓单斜，在单斜背景上有少量方向单一的宽缓褶曲，地层倾角小于9°，构造简单。含煤地层为侏罗系延安组，4＃煤为主采煤层，位于延安组第一段的中部，厚度0.15～43.87m，平均10.64m。4＃煤为本区主要气源层，最大埋藏深度700m，结构简单，厚度大，分布面积广，可采面积达577.39km2。煤层气与成煤环境、煤化程度、煤厚、沉积构造及围岩性质等关系密切。彬长矿区4＃煤层气分带呈南北展布，即矿区东西部大面积范围内为煤层气风化带（CO2－N2带）。中部为N2－CH4带，局部地段为CH4带。煤层埋藏深度、煤变质程度、镜质组含量、煤层的顶、底板泥岩厚度与煤层气含量呈正相关关系。在顶、底板泥岩厚度＞4m时，其甲烷含量＞2.5mL/g；当泥岩厚度＜4m，其甲烷含量＜2.5mL/g。

0.1.3 煤层气赋存规律

研究表明，煤层中甲烷含量与煤层埋深、上覆基岩厚度等呈正相关关系（图0.3，图0.4），在渭北石炭二叠纪煤田，煤层瓦斯含量不仅受控于煤层埋深，同时也受控于地质构和煤层厚度。

图0.3 煤层瓦斯含量与煤层埋深关系

（据闫江伟等，2008）

图0.4 煤层瓦斯含量与上覆基岩厚度关系

（据闫江伟等，2008）

煤层气含量与构造的关系：一般在张性断裂发育的地区，煤层气含量低，如蒲白矿区杜康沟逆断层以南，有数条断距在100～300m的较大的正断层，呈北东向斜交于杜康沟逆断层之上，此处煤层气含量明显偏低。另外，在铜川矿区和澄合矿区边浅部以及韩城矿区的边浅部和南区，张性断裂也比较发育，因此，这些区域甲烷浓度和含量均较低。褶皱构造较发育的地区，有利于煤层气的局部富集，一般向斜轴部受挤压，孔隙少，吸附甲烷含量较背斜低，但易于保存；背斜轴部受到拉伸，裂隙、孔隙较发育，当顶板为泥质岩石时，甲烷含量高，当顶板为砂质或脆性岩石时，甲烷易于通过张裂隙散失，甲烷含量低。

甲烷含量与煤层埋深的关系：从渭北煤田四个矿区来看，浅部基本上属于瓦斯风化带，如铜川、蒲白、澄合三个矿区，埋深300m以浅，煤层气组分以N2为主，甲烷含量一般都小于4mL/g。各可采煤层甲烷含量＞4m3/t的分布区，韩城、澄合矿区多在煤层埋深300m以深，蒲白、铜川矿区多在400m以深。而韩城矿区，煤层埋深在1000m左右时，甲烷含量已达到19.99m3/t。甲烷含量随深度增加而增大，在本煤田中表现极为明显。

甲烷含量与煤层厚度的关系：一般煤层厚度越大，生、储气越多，甲烷含量就高。从煤田中各可采煤层所采瓦斯煤样统计分析，在正常情况下，同一煤层，深度相近时一般煤层厚的地区甲烷量较高。

关于自燃点测定仪

发布日期[2009-11-25] 点击[82]次

煤自燃点测定仪

研制《煤炭自燃仿真系统》，再现煤炭自燃过程，掌握煤炭自燃规律，直接用于煤矿自燃火灾预测、预报与预防是课题的立意与宗旨，经过三年努力，取得了可喜的成果，发现煤存在一个有别于着火点的自燃点，并建立了自燃点的测定方法和装置，可以取代现用的色谱吸氧法，用于鉴定煤的自燃倾向性（我国《煤矿安全规程》规定的煤矿安全生产必检项目），并直接用于煤矿自燃火灾预测、预报与预防。

（一） 仪器组成

1. 硬件

《煤炭自燃点测定仪》包括自燃仿真实验系统与在线色谱分析系统两大部分

仿真炉是自燃仿真实验系统的主体，它为反应器中煤样的氧化、自热、直到自燃提供最佳热环境。研制并采用自适应数字控制器是仪器一大亮点，它保证了实现功能的精确实现。

色谱在线分析系统用于跟踪分析自燃过程的气体产物，确认自燃点。实现色谱在线跟踪分析是仪器一大亮点，色谱分析全程自动进行，采样周期、进样时间都可以事先选择，并可随时修改。

2. 软件

《煤炭自燃点测定仪》实验流程、温度控制、采样分析和实验操作全盘智能化，有赖于研究配置了一总套智能软件几操作规程。软件包括：

（1） 自燃点测定实验软件

（2） 温度数字控制软件

（3） 飞升曲线实验软件

（4） 多阶恒温实验软件

（5） 程序升温实验软件

（6） 传感器校正软件

（7） 仿真实验数据库

（8） 采进样自控软件

（9） 色谱工作站软件

（10）在线分析数据库

实验操作全盘智能化是仪器的一大亮点，它保证了实验精度和可重复性，大大提高了工作效率。

（二） 工作原理

1. 发火点原理

煤矿自燃火灾，无论发生在哪里都是最先从发火点开始发火、开始往外蔓延的。煤矿自燃火灾，无论发生在哪里，发火点上煤炭自燃的热机制都是相同的。根据这个特点，《煤炭自燃仿真系统》以发火点及其自热机制作为仿真对象。发火点的热环境，发火点中心的煤炭前后的煤炭及四周的煤炭为它筑起了一道温堤，构成一种蓄热小环境，使发火点中心煤炭氧化产生的热量很难散发出去而逐渐积累。如果发火点处的热环境能保持发热量大于散热量，煤温将会不断升高，最后达到煤的燃点，使煤燃烧，并向外蔓延，酿成火灾；相反，如果发火点处的热环境不能保持发热量大于散热量，自燃过程便回夭折，使煤风化。如果散热量等于零，则全部发热量将用于自热，构成最佳蓄热环境，此时发火期最短。根据上述特点，《煤炭自燃仿真系统》采用绝热氧化法实现对发火点及其最佳蓄热环境的仿真。

仿真炉是仿真系统的主体。实验时将装有煤样的反应器置于仿真炉中模拟发火点；给反应器通以空气或氧气，模拟漏风，使煤样氧化、发热、升温；利用自动控温技术智能地控制上、中、下三段炉温自动跟踪煤样同步升温，模拟最佳热环境，使煤样与炉膛保持热平衡，既不向外散热，也不从外界吸热，满足 散热量 = 0。这种方法亦即化学工程中的绝热氧化法，绝热氧化法具有煤炭自燃仿真的潜质。

《煤炭自燃仿真系统》模拟最佳蓄热环境，可以测定煤的最小发火期。煤的最小发火期是煤的一种物理化学常数，反映了煤的自燃倾向性。

煤矿安全生产是关系煤炭工业持续健康发展的头等大事。在党和国家的关怀下，全国煤矿安 全生产自80年代以来，出现了逐步好转的趋势。以死亡率为例，“六五”全国煤矿为7�55 ，“七五”为6�89，“八五”为5.�13，“九五”为5.�10。�

但是，由于许多方面的问题还未得到很好解决，煤矿事故多、伤亡大、职业病严重的状况 尚未得到根本好转，我国煤矿的 百万吨死亡率仍远远高于世界一些发达国家。以1996年为例，美国百万吨死亡率为0�039， 俄罗斯0�7，南非0�23，而我国则高达�4�67�，是美国的120倍，南非的20倍。每年由 于事故和职业病带来的经济损失仍然十分惊人。�

1 煤矿安全和职业健康方面的问题�

1�1 瓦斯煤尘重大、特大事故没有得到有效控制�

瓦斯、煤尘事故是当前煤矿安全生产威胁最大、最突出的一个问题。据全国煤矿1991～20 00年统计，仅一次死亡3人以上瓦斯煤尘爆炸事故就发生2903起，死亡21940人，平均1�3天 发生一次。其中发生10人以上特大瓦斯煤尘爆炸事故532起，死亡10192人，相当于7天发生 一起；其中发生一次死亡50人以上特别重大瓦斯煤尘爆炸事故22起，死亡1850人。�

1�2 煤矿火灾问题十分严重

煤矿火灾主要指煤层自然发火，我国煤矿约50%左右有自然发火倾向，发火期间最短的只有2 0天。据1953～1988年不完全统计，每年平均发火300余次，每年 新冻结煤量达20万t。许多煤田火区一直未得到有效治理，大量的煤炭资源被白白烧掉 ，而且严重污染了环境。宁夏石炭井矿务局大峰矿每年就有100多万吨优质煤烧掉；新疆 小黄山井田火区已损失煤炭储量7000万t左右；而更大范围的是正在开发的神府煤田和未查 明的新疆42个火区等每年煤层自燃损失更是不可估量。�

1�3 煤矿职业病相当惊人�

井下煤炭开采产生的大量粉尘，由于防护措施不落实，严重地损害矿工的身体健康，成为矿 工职业矽肺病的诱发因素，因此引起的人员伤亡远较各类灾害为大。据1996年底统计资料， 全国省属以上国有煤矿尘肺病患者高达17�5万人，占全国尘肺病总人数的40%以上，已累计 死亡53722人，现有患者121278人。根据90年代尘肺病死亡人数分析，每年大约有3000人左 右死于尘肺病。�

1�4 事故和职业病造成的经济损失巨大

煤矿每发生一起事故，都要付出数目可观的抢救费、医疗费、抚恤费、子女养育费等。尤其 是瓦斯煤尘爆炸事故发生还要造成工程设施和设备破坏，直接和间接损失更大。据一些矿务 局的分析资料，每发生事故死亡1人，平均造成的直接和间接损失大约30万元左右；发生一 个尘肺病人一年造成的经济损失(包括治疗费和失去工作能力的损失)近万元。按这个数字标 准，全国煤矿一年由于事故和职业病造成的经济损失高达近40亿元，相当于国有重点煤矿一 年煤炭销售收入的10%左右。�

2 全国煤矿安全生产形势严峻的原因�

2�1 自然灾害严重，先天条件较差

我国煤矿与世界各主要产煤国家比较，不仅地质构造比较复杂，以井工开采为主，而且自然 灾害也较为严重。据1996年国有重点煤矿矿井瓦斯等级鉴定统计，在621处矿井中，高瓦斯 矿井和煤与瓦斯突出矿井298处，占48%；低瓦斯矿井323个，占52%；具有自然发火危险的矿 井363处，占57�62%；具有煤尘爆炸危险矿井555处，占88�1%。随着矿井延深，矿井瓦斯 涌出量增大，突出频繁及自然发火和煤尘爆炸危险性增大的实际，使得全国煤矿实现安全生 产在客观上难度越来越大。�

2�2 总体基础比较落后�

我国煤矿点多面广，多种所有制并存，经济状况多为亏损，装备水平和人员素质参差不齐， 总体 上比较落后。矿井总数在关井压产后仍达33500个左右， 其中国有重点煤矿矿井600多个，地方国有煤矿2000多个，各类乡镇集体煤矿31000个。国有 重点煤矿基础相对好点，机械化程度达75%左右；国有地方煤矿采煤机械化程度只有25%左右 ；而乡镇集体煤矿大多数是非常落后的近乎原始的开采方式，矿工基本是农民，文化素质低 ，流动性大，安全生产基本无保障。�

2�3 安全投入不足，欠帐较多，抗灾能力低下�

煤矿与自然灾害斗争，必须有相应的物质手段保障。如瓦斯灾害的防治，必须从通风、抽放 、监测、科研等诸多方面予以保障。�

为了帮助煤矿防治瓦斯灾害，从1980年开始，原国家经委每年下拨近8000万元的专项技 措资金给煤炭工业部，重点解决“一通三防”问题。1988年成立中国统配煤矿总公司之后 ，这笔专项资金取消，由总公司从所属煤炭企业和维简费中提取0�5元/t煤作为瓦斯治理技 措资金，总额在5000万元左右。1992年，在朱�基、邹家华副总理的亲自关怀下，国家物价 局下文统配计划商品煤多加价1元/t，作为煤矿防治瓦斯煤尘的专项资金。1981～1992 年，原煤炭部和总公司集中这些资金对瓦斯灾害严重的86个煤矿进行了通风系统改造， 新建和改造了82个瓦斯抽放系统，增加了20亿m�3瓦斯抽放量，新建防尘系统180个，装 备了186个全矿井安全监测系统，配备1674台风电瓦斯闭锁装置、76820台便携式瓦斯检测仪 和16950台瓦斯报警矿灯、800台抽放瓦斯钻机与防突钻机，使整个国有重点煤矿防治瓦斯基 础有了 较大改观，瓦斯特大事故有了减少。�

1993年起，随着企业有主权扩大，原煤炭工业部不再集中掌握安全资金，从煤炭企业集中 上收的1�5元安全技措费全部下放给矿务局(其中煤矿维简费0�5元/t煤，统配计划商品煤 加价1元/t)。加之随着向市场经济的进一步过渡，国家对煤矿的政策性亏损逐渐减少，以 及由于总量过剩，煤炭市场疲软，煤价偏低，货款拖欠严重，企业遇到了前所未有的经济困 难，开始出现安全投入严重不足的态势。“九五”规划国有重点煤矿应在“一通三防”方面 投入42亿元，每年8�4亿元，但实际企业每年真正投入只有4亿元左右。“一通 三防”欠帐达20亿元以上。据对国有重点煤矿的摸底调查，目前尚有34处矿井风量不足，需 要 系统地改造；60处高突矿井需要新建或补套瓦斯抽放系统；在15万t以上的高突矿井中，尚 有54处没有装备矿井监控系统。目前矿井现用的各种安全装备多数超期服役，带病运转，需 要更新。当前在防治瓦斯技术上，也有许多不过关的问题，如低透性煤层抽放问题、综放工 作瓦斯和火的防治问题、煤与瓦斯突出预测预报问题、钻机能力低的问题，都需要科研攻关 解决。�

2�4 煤炭工业从计划经济体制向社会主义市场经济体制过渡过程中，出 现许多新情况新问题�

一些单位在趋利思想支配下，当安全与生产、安全与效益发生矛盾的时候，往往容易产生忽 视安全与健康工作倾向；短期行为也表现突出；对现场管理工作、质量标准化工作也有不同 程度放松，这都是煤矿安全生产不利因素。�

3 关于实现煤矿安全生产稳定健康发展的建议�

为了扭转煤矿事故多发、职业病严重的被动状况，使我国煤矿在加入WTO以后具有较强的国 际竞争基础和实力，总结吸取国内外煤矿安全的经验教训，我们认为当前和今后必须切实抓 好以下几个方面工作：�

(1)必须使煤炭行业各级领导真正从思想上高度重视煤矿安全与健康工作，正确处理安全与 生 产、安全与效益、当前与长远关系，始终坚持安全第一、预防为主方针和“管理、装备、培 训并重”的指导思想，从整体素质提高上实现煤矿安全与健康的稳定好转。�

(2)逐步健全完善各项安全与健康工作的保障体系。重点应实现四项保障体系：�

一是建立完善煤炭安全与健康工作的法律、法规保障体系。煤矿安全与健康状况稳定好转， 根本出路必须实行依法办矿、依法管矿、依法监察。不仅应解决好煤矿企业有法可依、有章 可循的问题，也同时解决国家煤矿行政执法监察和行业管理有法可依的问题。国家颁布了《 煤矿安全监察条例》，进而应由人大出台一部类似美国的《煤矿安全与卫生法》。在国家出 台法律法规的基础上也要及时完善行业有关配套规章。�

二是建立完善煤炭行业安全与健康监督监察保障体系。国家已在煤炭行业特殊设立自上而入 分级监察的管理体制，并颁布实施《煤矿安全监察条例》，这无疑是促进煤炭行业实现依法 治矿，认真贯彻执行国家关于煤矿安全卫生的方针、政策、法律、法规和行业规章的一项重 要保障措施。�

三是健全完善行业安全与健康管理保障体系。坚持谁主管、谁受益、谁负责安全的原则，强 化煤矿企业和有关地方政府安全管理工作和责任。企业法人是企业的安全第一责任者。煤炭 行业要做到一方面按照监察条例及相关配套规章要求，使分级监察的管理体制投入正常运行 ；另一方面也要发挥行业管理和企业管理的作用，规范明确行业和企业的管理职能、责任等 。监察是对管理而言的，两者相辅相承。�

四是健全完善行业技术保障服务体系。强化企业安全和健康技术基础工作，是企业安全与健 康实现长治久安的根本措施。企业技术基础的提高，除了企业本身努力外，从行业上应有一 套技术保障服务体系。这个保障体系应包括：

安全、健康科技开始、攻关及技术成果转化服务；

安全、健康装备、仪器的检验、监测；

行业性的包括安全设施、设备、仪器等技术标准及防灾技术措施规范的制订颁发；

各种有关的资格培训、认证管理，包括对国家煤矿安全监察员、煤矿企业经营管理者、矿山 救护指战员、 特种作业人员等的安全技术培训认证管理及各级安培中心、矿山救护基地、各 检验监测中心的资格认证；

规划指导协调矿山救护工作；

组织国内外安全技术、安全管理经验交流和推广工作。�

(3)要为企业争取国家煤矿安全技措专项资金补助政策。鉴于煤矿长期经济亏损、安全投入 不 足、安全欠帐严重的状况，必须从政策上取得国家必要支持。争取一年补助5亿元，以便能 够在“十五”期间基本解决重点煤矿的“一通三防”欠帐问题。�

(4)逐步在煤炭企业推行职业安全卫生管理体系认证制度。推行职业安全卫生管理体系 是加入WTO后国际间企业进行贸易交流的必要条件。我国煤矿应尽早开展这项工作。推 行这一认证工作，不仅在于保障企业有资格加入国际贸易活动，更重要的是通过这一工作， 促进企业提高安全与卫生的管理质量和水平。为此应在煤炭行业内筹建若干个煤矿“职业安 全卫生管理体系”认证中心，以专门推进对企业的认证工作开展。�

(5)加大对地方小煤矿特别是乡镇个体煤矿的整顿工作，统一煤矿安全规程，对不合规程要 求的必须停产整顿，对非法无证影响矿井，必须坚决予以关闭。

来源：中国煤炭工业劳动保护科学技术学会

原作者：李文俊

旺季为10月至第二年2月。煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤炭被人们誉为黑色的金子。煤炭生产有淡忘季节之分，严格的说可分为,淡季、次旺季、旺季。其中次旺季是指每年夏季的空调使用期，主要集中在7、8月份。旺季是指冬季北方暖气开通的时间段，一般集中在10月中旬至第二年2月。

有以下几种方法：

1、通常最常用的方法是用别人烧了一半的煤拿来放在自己煤炉的新煤球下面然后扇火。

2、想在最短时间将煤点着,则需要在有风的情况下，并且将最好在助燃剂中加入酒精或者油等易燃物质可以帮助快速点燃。另外，炉子上的风门关闭后可以使火持续燃烧的时间更久。

3、在炉子里放一个蜂窝煤，下面留下空间，塞一些碎木刨花进去，然后将纸捻点着了烧碎木刨花，在一个蜂窝煤下烧。火势旺了之后扇火，直到煤球点着，就往上面压其它蜂窝煤。注意起火时，一个蜂窝煤之下不要塞满碎木，要留下空气火势才旺。

洁净煤使用时注意事项

1、卸灰尽可能清理干净，保证炉内良好的通风效果。

2、加煤要一次性加足，即在燃烧中后期时段加煤，防止因炉内温度过低，熄灭炉火。

3、加煤时防止将煤末加入炉膛影响炉内通风，影响正常燃烧。

4、一定要保证烟囱高度和直径，烟囱接口及烟囱本身不能漏气(烟囱过低或过细会导致采暖炉不能正常燃烧、炉火不旺等情况。

5、封火时根据情况调节除灰门上的进风大小，防止封火时出现封不住火、封火灭火等情况。

6、若加装烟筒帽子，帽子需距离烟筒口50公分以上。