如何探测地下有煤炭和它的储存量

随着社会经济的发展，煤矿机电设备得到了广泛的应用，机电安全设备直接影响到矿山的安全和经济效益。以下是由我整理的煤矿机电基本知识的内容，希望大家喜欢!

煤矿机电基本知识

煤矿机械、电气设备和设施是煤矿生产的基础。井工开采的煤矿机电设备主要包括提升设备、通风设备压风设备、压力设备、排水设备、采掘设备、支护设备、运输设备、供电及电气设备、安全监测监控及瓦斯抽放设备。

一、矿井提升设备的作用是什么?

矿井提升设备是联系地面和井下的“咽喉”，其任务是沿井筒提升煤炭和矸石，升降人员、物料和设备，它是矿井生产系统中重要的机电设备之一。

二、提升设备由那几部分组成?

煤矿提升设备由提升容器(包括罐笼、箕斗、矿车和人车)、提升纲丝绳、天轮、井架、装载设备、卸载设备和提升机(绞车)组成。

三、立井提升系统是如何工作的?

立井普通罐笼提升。其中一个罐笼位于井底车场水平，另一个罐笼位于井口出车平台。提升钢丝绳与一端与罐笼相连，另一端绕过天轮，缠绕并固定在滚筒上，当电动机带动提升机滚筒旋转时，井下的罐笼上升。加一端的罐笼下降，使罐笼在井筒中沿罐道作上下往复运行，进行提升工作。

四、斜井的提升系统是如何工作的?

为目前使用较多的斜井串车提升系统，斜井串车提升用矿车做提升容器，钢丝绳的一端与若干个矿车组串车的连接，另一端绕过天轮缠绕并固定在提升机的滚筒上，滚筒旋转带动串车组在井筒中往复运动，进行提升工作。

串车提升有单钩和双钩之分。按车场形式的不同，又分甩车场和平车场。单钩串车提升，可用于多水平提升，一般采用甩车场。平车场一般多用于双钩串车提升。

五、井口安全门有什么作用?

为防止人员、矿车及其他物品坠落到井下，立井井口、井底和中间运输巷都必须设置安全门。井口安全门与提升信号联锁：安全门未关闭，发不出开车信号发出开车信号后，安全门打不开只有罐笼到位并发出停车信号后，安全门才能打开。

六、什么叫防过卷装置?

当提升机运行到正常卸载位置未停车并继续向上提升称为过卷。过卷造成的严重后果是损坏天轮、井架。拉断钢丝绳导致提升容器坠落，撞坏井筒设施，甚至造成人员伤亡。使用双滚筒提升机时，一钩发生过卷时，另一钩则过放，放过则造成蹲罐事故。因此，提升机必须装有防止过卷装置。当提升容器超过正常终端停止位置(或出车平台)0。5米时，必须能自动断电，并能使 保险 闸(即安全闸)发生制动作用。

七、防坠器的作用是什么?

防坠器又称断绳保护器，按规定立井罐笼和斜井人车系统都必须装设。当提升钢丝绳呀连接装置断裂时，罐笼断绳保险器能迅速、自动、准确地使立井罐笼平稳地支撑在罐道(或制动绳)上斜井人车断绳保险器能迅速使斜井人车制动，防止其继续下滑。

八、通风机的作用是什么?

矿井通风机设备的作用是不断向井下输送足够的新鲜空气，稀释和排出各种有毒、有害入放射性气体和粉尘，调节矿内气候条件，改善工作环境，保证井下工人的安全健康。

九、矿山压气设备由那几部分组成?

矿山压气设备分为固定式压气设备和移动式压气设备。固定式压气设备由空气压缩机、拖动装置、滤风器、风包、管道及冷却系统等组成，空气压缩机由电动机直接拖动或通过皮带拖动。空气进入压缩机前要通过过滤风器过滤，以免灰尘、杂质进入气缸，加速气缸磨损。被压缩后的空气进入风包储存起来，然后从风包通过管道送入井下用气地点。冷却系统供空气压缩机冷却之用。

十、空气压缩机的作用是什么?

矿井生产中使用的各种风动工具，如风镐、风钻和风动凿岩机等，都是以压缩空气(简称气压)作为动力的，突出矿井的压风自救系统也由空气压缩机供气。矿山压气设备是生产和输送压缩空气的设备，产生压缩空气的机器叫空气压缩机(简称空压机或风压机)。

十一、排水设备的作用是什么?

矿井生产过程中，大气降水，地表水、含水层水、断层水和老空水等(统称为矿水)会不断的涌入矿井，影响矿井的 安全生产 ，因此需要把矿水及时地排出。有时井下生产也需要水，如水力采煤等，这就需要供水。无论排水和供水，都由排水设备来完成。

十二、矿井固定排水设备由哪几部分组成?

矿井固定排水设备主要由水泵、电动机、吸水管、排水管和装在管路以及水泵上的附件、仪表等部分组成。

十三、煤矿有哪些类型的运输设备?

目前煤矿在工作面和运输大巷主要采用的运输设备有：刮板运输机、胶带运输机、电机车、柴油机车和矿车。

十四、刮机输送机由哪几部分组成?是怎么工作的?

刮板输送机(又称溜子)由机头部、机身、机尾和辅助设备四部分组成。

机头是输送机的传动装置，包括机头架、电动机、联轴器、减速器、机头主轴和链轮组件等机身由溜槽和刮板链组成。刮板链由链环和刮板组成。

工作时，电动机通过联轴器、减速器、机头主轴和导链轮，带动刮板在溜槽内运行，将煤输送出来。

十五、胶带输送由哪几部分组成?是怎样工作的?

胶带输送机由胶带、主滚筒、拉紧装置(包括拉紧滚筒)托辊架以及传动装置等部分组成。

工作时，主动滚筒通过与胶带之间的摩擦力带动胶带运行。煤或其他物品装在胶带上与胶带一起运行，完成输送任务。

十六、电动车有哪些类型?

按动力来源的不同，电动车有蓄电池式和架线式两种。此外，还有以柴油为动力的柴油机车。

十七、蓄电池式和架线式电机车有何不同?

蓄电池电机车由本身自带的蓄电池组供电，不需要在整个线路上都设置供电装置架线式电机车是通过架设在巷道上方的裸线和轨道作为供电回路，所以在行驶过程中，在集电器和架线之间常有火花产生，足以引燃一定浓度的瓦斯、煤尘、产生爆炸，煤与瓦期突出的矿井禁止采用架线式机车运输。此外，无论是蓄电池电机车还是架线式电机车，由于机械冲击等原因，在机车和矿车的车轮和轨道之间，都会有火花产生。因此，选用电机车运输，必须遵守《远程》的相关的规定。

十八、轨道的敷设有什么规定?

主要运输巷道轨道的铺设质量应符合下列要求：

扣件必须齐全、牢固并与轨型相符。轨道的接头的间隙不得大于5毫米，高低和左右错差不得大于2毫米。直线段两条钢轨顶面的高低差，以及曲线段外轨按设计加高后与内轨顶面的高低偏差，都不得大于5毫米。直线段和加宽后的曲线段轨距上偏差为+5毫米，下偏差为-2毫米。在曲线段内应设置轨距拉杆。轨枕的规格及数量应符合标准要求，间距偏差不得超过50毫米。道砟的粒度及铺枕的规格及数量应符合标准要求，轨枕下应捣实。对道床应经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水。同一线路必须使用同一型号钢轨。道岔的钢轨型号，不得低于线路的钢轨型号。

十九、采用串串提升的斜井有哪些安全设施?

(1) 跑车防护装置：安装在斜巷内，能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住。

(2) 阻车器：在上部平车场入口、上部平车场接近变坡点处、各车场装设。防止矿车误入车场或是未挂上钩滑入井内。

(3) 挡车栏：在变坡点下方略大于1列车长度的地点装设，防止未连挂的车辆继续下跑。

(4) 信号装置：各车场安设甩车时能发出警号的信号装置。

上述挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。兼作行驶人车的斜井巷，在提升人员时，井巷中的挡车装置和跑车防护装置必须是常开状态，并可靠地锁住。

二十、掘进设备有哪些类型?

煤矿巷道掘进有两种 方法 ：综掘法和钻爆法。综合掘进法适合于煤及半煤岩巷道掘进，其掘进速度和效率高、劳动强度低、生产安全和技术经济效益好，通常采用掘进机、转载机、胶带输送机等设备钻爆法主要用于硬岩巷道掘进，是目前我国在煤矿巷道掘进中采用的主要方法，其主要采用的设备是凿岩机、耙斗装岩机、蟹爪式装岩机等。由于耙斗式装岩机工作时易与岩(煤)块碰撞产生火花，因此，禁止在有高瓦斯的掘进巷道中使用钢丝绳牵引的耙斗式装岩机。

二十一、风动凿岩机由哪几部分组成?各有何作用?

我国目前凿岩设备以风动凿岩机为主。气腿式风动凿岩外貌。凿岩机由配气、转钎、推进、排粉、润滑的操纵机构等组成。钎子1的尾端插在凿岩机机头的钎套内，注油器3连在压气管5上，使润滑油混合在压缩空气中呈雾状，带入凿岩机内润滑各运动件，冲洗炮眼用的压力水由水管从凿岩机尾部送入，经插在机器内的水针直至钎子的中心孔。气腿6支承凿岩机并给以推进力。

二十二、机械化采煤工作面的设备是如何配套的?

机械化采煤工作面，按其机械化程度来分，可分为普通机械化的工作面(简称普采)和综合机械化工作面(简称综采)普通机械化采煤工作面的设备由单滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机、单体液压支柱或摩擦支柱、铰接顶梁配套综合机械化采煤工作面的设备则由双滚筒采煤机与可弯曲刮机输送机和整体自移式液压支架配套。除滚筒式采煤机外，还常常采用刨煤作为机械化采煤工作面落煤设备。

二十三、链式截煤机是如何工作的?

链式截煤机适用于一般中、小型煤矿井下缓倾斜极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，便于掏槽落煤，是中、小型煤矿可以选用的一种机械采煤方式。

链式截煤机由牵引部、电动部、截煤部组成。电动机为专用的防爆电机，置于机器中部，两端分别伸出轴带动牵引部和截割部工作。

电动机一端连牵引部，通过减速器减速后，带动绳筒旋转，缠绕钢丝绳拖动整机沿煤壁方向移动。

电动机另一端连接截割部，通过减速传动，带动五星链轮、链条转动，在链轮的作用下链条绕截盘导向槽旋转，带动截齿伸入煤壁内并截割煤炭。

二十四、矿用电气设备如何分类?

矿用一般型电气设备是指专为煤矿井下使用的不防爆的电气设备，具用坚固的外壳，能够防止任何人员从外部直接接触带电体有良好的封闭性，能防止水滴垂直滴入，有耐潮性能有电缆引入装置，并能防止电缆扭转，拔脱和损伤开关手柄和门盖之间有机械联锁，同时在设备外壳的明显处有接地装置，并标有接地符号。这种电气设备，在其外壳的明显处，均有清晰的永久性金属凸纹红色标志“KY)，只能用于井下无瓦斯煤尘爆炸危险的场所。

二十五、什么叫矿用防爆型电气设备?

按照国家标准GB3836。1-200生产的专供煤矿井下使用的防爆电气设备称为矿用防爆型电气设备。该类型电气设备适用于煤矿低瓦斯、高瓦斯和有煤尘与瓦斯突出、喷出的区域。

二十六、矿用防爆型电气设备有哪些类型?什么标志?

各类矿用防爆电气设备型式及防爆标志如表所示。

二十七、矿井主要有哪些供电设备?

矿井供电设备包括变压器、高压开关、低压开关、高低压电缆及种类保护装置

二十八、矿井供电的电源有什么要求?

矿井应有两回路电源线路。当任一回路发生故障停止供电时，另一回路应能担负矿井全部负荷。年产6万吨以下的矿井采用单回路供电时，必须有备用电源备用电源的容量必须满足通风、排水、提升等的要求。

矿井的两回咱电源线路上都不得分接任何负荷。

二十九、矿用变压器有哪些类型?

变压器分为电力变压器和特种变压器。电力变压器又分为油浸式和干式两种。而矿用油浸式变压器和矿用隔爆干式变压器是为了适应煤矿生产变压器结构提出特殊要求的特种变压器。矿用油浸式变压器，是矿用一般型电气设备，它用于低瓦斯矿井或高瓦斯矿井使用架线电机车运输的巷道中及沿该巷道的机电设备硐室内对负荷量较小的乡镇煤矿，一般安装于地面向井下供电，而矿用隔爆干式变压器适应于有瓦斯爆炸危险环境的矿井。

三十、矿井高压开关有哪些类型?有何特点?

高压开关可作为配电开关或控制保护变压器、高压电动机或高压线路。高压开关分为两种，即矿用一般型和隔爆型。矿用一般型适用于低瓦斯矿井，装备在井底车场的变电所内。矿用隔爆型适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险矿井的所有采区变电所适应于有瓦斯爆炸危险环境的矿井。

三十一、什么叫矿用低压隔爆馈电开关?

这种开关主要用于井下低压配电三线路，设在变压器出口的一侧，作为1140伏及660伏或380伏低压电肉总配(馈)电开关。开关内有自动保护装置，在线路中出现电流和漏电故障时，能自动跳闸切断故障电源。这种开关适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井。

三十二、矿用电缆有哪些类型?

井下常用电缆分为三大类，即铠装电缆、塑料电缆和矿用橡套软电缆。铠装电缆和塑料电缆主要用于井下干线式供电或负固定、半固定设备供电，矿用橡套软电缆主要用于移动设备供电。井下必须选用取得煤矿矿用新产品安全标志的阻燃电缆。

三十三、井下是否可以使用铝芯及铝包电缆?

铝芯电缆价格低，在地面已广泛使用。但由于是活泼金属，高温时极易燃烧，特别是发生短路故障时，其电弧灼烧瓦斯、煤尘，引起燃烧爆炸，所以极不安全。故井下严禁采用铝包电缆，限制使用铝芯电缆：井下低压电缆禁止使用铝芯电缆。

三十四、什么是“鸡爪子”、“羊尾巴”、“明接头”?

“鸡爪子”是指三相接头分别缠以绝缘胶布，没有统包绝缘，犹如鸡的爪子一般。这样做潮气极易侵入，使绝缘电阻降低。“羊尾巴”是指不连接电气设备的末端，三相分别胡乱包以绝缘胶布，再统包绝缘胶布，吊在巷道边上，犹如绵羊的尾巴。“明接头”就更加危险，三相芯线互相搭接后，连绝缘胶布都不包在井下供电电网中，应坚决消灭“鸡爪子”“羊尾巴”和“明接头”。

三十四、什么叫电气设备的隔爆?

隔爆，就是当电气设备外壳内部的爆炸性气体发生爆炸时，不会引起外壳周围的爆炸性气体发生爆炸，凡是具用这种隔爆外壳的电气设备就叫隔爆型电气设备。

为了实现隔爆外壳耐爆和隔爆性能，对隔爆外壳的形状、材料、容积、结构等均有特殊的要求。

三十五、井下电气设备失爆的主要原因有哪些?

(1) 由于隔爆结合面严重锈蚀，有较大的机械伤痕，连接螺钉没有压紧而使隔爆面间隙超过规定而造成失爆?

(2) 由于外力作用，如砸、压、挤、碰等原因，使隔烛外壳变形或损坏隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的连接螺钉折断、螺纹损坏连接螺钉不齐全，使机械强度达不到规定而失爆。

(3) 连接电缆没有使用合格的密封圈或没有密封圈，不用的电缆线孔没有使用合格的封堵挡板或没有挡板而失爆。

(4) 接线柱、绝缘套管烧毁，使两个空腔连通，外壳内部爆炸时产生的高压使隔爆外壳失爆。

三十六、什么叫井下电网的三大瓮中保护?

煤矿井下电网“三大保护”是指：漏电保护、过流保护和接地保护。这是我国煤矿井下电气设备和线路普遍具备和使用的三种保护类型。

三十七、什么叫漏电保护?

漏电是指井下电气设备或电缆绝缘下降或局部绝缘损坏，使电流经绝缘损坏处流入大地或经过设备外壳流入大地的现象。漏电可能引起人员触电伤亡事故，可能引起电气火灾，可能引起瓦斯、煤尘爆炸事故。漏电保护是当电网绝缘能力降低或有人触电时，立即动作，切断电源开关，以保证安全。

三十八、什么叫过流?

过流是指电路发生短路、过负荷或断相时，流过电气设备或电缆线路的电流值超过它们的额定电流睥现象。过流可能造成电缆着火、烧毁电气设备，引起火灾，还可能引起瓦斯爆炸。过流保护是当系统发生过流现象时，依靠过流保护装置迅速动作，切断故障电路，以保证安全。

三十九、什么叫保护接地?

保护接地就是用导线把电气设备正常情况下不带电，但当绝缘损坏时可能带电的金属与埋在地下的接地极连接起来的保护装置。保护接地的作用主要是防止因设备漏电使外壳带电而发生人身触电事故。

四十、煤电钻综合保护器有什么作用?

煤电钻是煤矿广泛使用的钻孔工具。煤电钻综合保护器向煤电钻提供交流电源，有载、短路、检漏和远方停送电功能。煤电钻不工作时，负荷电缆不带电。

煤矿机电的安全问题

随着煤矿生产机械化程度的提高，机电设备在煤矿生产中的重要性也日益突出。

机电设备的使用操作或管理不当，往往会导致机电设备损坏，甚至引起瓦斯、煤尘爆炸，井下火灾等造成人身伤亡的重大恶性事故。因此，搞好煤矿机电安全工作是确保煤矿安全生产极其重要的一环。

煤矿电气控制电路检修的方法和技术

煤矿电气控制电路故障的查找是一项技术性较强的工作，也是实际工作中一项十分重要的工作。具体故障的查找方法，不仅因人而异、因时而异，而且不同故障、不同的控制系统查找方法也不同。当控制系统出了故障后，如果一时难以弄清是什么地方出了问题，就需要进行故障点的查找，而故障点的查找又有一定的规律可循。

一、煤矿电气设备电路故障的调查

电路出现故障，切忌盲目乱动，在检修前应对故障发生情况进行可能详细的调查。

(一)望：首先弄清电路的型号、组成及功能。例如输入信号是什么?输出信号是什么?什么元器件受命令?什么元器件检测?什么元件执行?各部分在什么地方?操作方法有哪些等。这样可以根据以往的 经验 ，将系统按原理和结构分成几部分，再根据控制元件的型号如接触器、时间继电器，大概分析其工作原理。触头是否烧蚀、熔毁线圈是否发热、烧焦，熔体是否熔断、脱扣器是否脱口等其他电子元件是否烧坏、发热、断线，导致连接螺钉是否松动、电动机的转速是否正常。然后对系统故障进行初步检查。检查内容包括：系统外观有无明显操作损伤，各部分连线是否正常，控制柜内元件有无损坏、烧焦，导致有无松脱等。

(二)问和摸：询问操作人员故障发生前后电路和设备的运行状

况，故障发生时的迹象，如有无异烟、火花及异常振动故障发生前后有无频繁起动、制动、正反转、过载等现象，询问系统的主要功能、操作方法、故障现象、故障过程、内部结构， 其它 异常情况、有无故障先兆等，通过询问，往往能得到一些很有用的信息。刚切开电源后，尽快触摸检查线圈、触头等容易发热的部分、看温升是否正常。

(三)闻和听：听一下电路工作时有无异常响动，如振动声、摩擦声、放电声以及其他声音。用嗅觉器官检查有无电气元件发热和烧焦的异味。这对确定电路故障范围十分有用。在电路和设备还能勉强运转而又不致于扩大故障的前提下，可通电起动运行，倾听有无异响，如有应尽快判断异响的部位后迅速关闭电源。

(四)切：即检查电路。

二、煤矿电气控制电路原理结构分析及检查

(一)根据电路设备和结构及工作原理查找故障范围

弄清楚被检修电路、设备的结构和工作原理，是循序渐进、避免盲目检修的前提。检修故障时，先从主电路入手，看拖动该设备的几个电动机是否正常，然后逆着电流方向检查主电路的触头系统、热元件、熔断器、隔离开关及线路本身是否有故障，接着根据主电路与控制电路的控制关系，检查控制回路的线路接头、自锁或连锁触点、电磁线圈是否正常，检查制动装置、传动机构中工作不正常的范围，从而找出故障部位。如能通过直观检查发现故障点，如线圈脱落、触头(点)、线圈烧毁等，则检修速度更快。

(二)从控制电路动作程序检查故障范围

通过直观观察无法找到故障点，断电检查仍未找到故障时，可对电气设备进行通电检查。通电检查前要先切断主电路，让电动机停转，尽量使电动机和其所传动的机械部分脱开，将控制器和转换开关置于零位，行程开关还原到正常位置，然后用万用表检查电源电压是否正常，有没有缺相或严重不平衡。进行通电检查的顺序为先检查控制电路，后查主电路先检查辅助系统，后检查主传动系统先检查交流系统、后检查直流系统先检查升关电路，后检查调整系统。通电检查控制电路的动作顺序，观察各元件的动作情况，或断开所有开关，取下所有熔断器，然后按顺序逐一插入要检查部位的熔断器，合上开关，观察各电气元件是否按要求动作。

(三)利用仪表检查

在煤矿电气 修理 中，对于电路的通断，电动机绕组、电磁线圈的直流电阻，触头(点)的接触电阻等是否正常，可用万用表相应的电阻挡检查对电动机三相空载电流、负载电流是否平衡，大小是否正常，可用钳型电流表或其他电流表检查对于三相电压是否正常、是否一致，对于工作电压、线路部分电压等可用万用表检查对线路、绕阻的有关绝缘电阻，可用兆欧表检查。利用仪表检查电路或电器的故障有速度快，判断准确，故障参数可量化等优点，因此，在电器维修中应充分发挥仪表检查故障的作用。

(四)机械故障的检查

在煤矿电气控制线路中，有些动作是由电信号发出指令，由机械机构执行驱动的。如果机械部分的连锁机构、传动装置及其他动作部分发生故障，即使电路完全正常，设备也不能正常运行。在检修中，应注意机构故障的特征和表现，探索故障发生的规律，找出故障点，并排除故障。在煤矿电气控制线路中，可能发生故障的线路和电器较多。有的明显，有的隐蔽有的简单，易于排除有的复杂，难于检查。在检修故障时，应灵活使用上述修理方法，及时排除故障，确保生产的正常进行。检修中注意书面记录，积累有关资料，不断 总结 经验，提高修理能力。

三、煤矿电气控制电路检修的常用方法

(一)经验法

1、弹压活动部件法：主要用于活动部件，如接触器的衔铁、行程开关的滑轮臂飞按钮、开关等。通过反复弹压活动部件，使活动部件灵活，同时也是一些接触不良的触头达到磨擦，达到接触导通的目的。

2、元件替换法:对于值得怀疑的元件，可采用替换的方法进行验证。如果故障依旧，说明故障点怀疑不准，可能该元件没有问题。但如果故障排除，则与该元件相关的电路部分存在故障，应加以确认。

此外，还有电路敲击法，黑暗观察法，非接触测温法，对比法，交换法，加热法及分割法等，在实际维修中，根据具体情况，选择合适的方法。

(二)检测法

检测法是指采用仪器仪表作为辅助工具对煤矿电气线路故障进行判断的检修方法。由于仪器仪表种类很多，且有日新月异之势，故检测法发展很快，准确率大大提高，手段也日益增多。例如目前市场上出现的电路板测试仪，在不知道电路原理的情况下，可以由仪器对线路板进行检测，据有关部门提供的数据，故障查找率在90%以上。但比较常用、比较实用的方法仍为利用欧姆表、电压表和电流表对电路进行测试。

1、电阻法：电阻法测量的原理为在被测线路两端加一特定电源，则在被测线路中有电流通过。被测线路的电阻越大，流过的电流就越小。反之，被测电阻越小，流过的电流就越大。这样在测量电路中，串接电流表，就可以根据电流表电流的指示换算出电阻的大小。由于换算中，电流和电阻是一一对应关系，故可直接在电流表的刻度盘上标出电阻的大小。

2、电压法：电路在加电时，不同点之间的电压也不同。如果在电压不同的两点之间接入一个电阻不为无穷大的支路时，支路中就会有电流通过，通过串接在支路中的电流表的读数，就可推知此时的电压值。一般直接在刻度盘北标出电压值。

3、电流法：电路在正常工作时，导线中有电流流过，其大小反映了电路的工作状态。为了测量电路中的电流，常在电路中串接电流表，然后通过电流表读出电路的电流。

综上所述，我们即可准确的检修煤矿电气控制系统电路，并排除故障，使系统正常工作。

　 　1 煤堆自燃的影响因素

1.1 化学成份的影响

煤中含有硫份，硫在一定温度下化学性质发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，其反应过程为放热过程，提高了煤堆中的温度。

1.2 氧气的影响

在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气接触后发生氧化分解与碎裂，并放出热量，同时形成新的表面，新表面又再次氧化，如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到自燃的温度。

1.3 水份影响

煤堆中一定量的水份促使煤中的各种反应的进行，如硫份的酸化，产生的热量又加快了氧化反应过程，加剧了煤的自燃。

1.4 气温气压的影响

经验表明，煤堆的自燃经常发生在秋后大气温度下降时，此季节大气密度比煤堆的空气密度大，因此，渗入煤堆的空气量增大，导致自燃加剧。一般来说，大气温度降低，密度变大，渗入煤堆内的新鲜空气量增加，煤堆的自燃加快，反之亦然。

2 防止煤堆自燃的措施

防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水份与煤碳的接触，防止温度或水份过度积聚，并采取测温、喷水等预防措施。

2.1 堆煤的方位

由于我国地理位于北半球，阳光照在顶空时偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取长为好，以减少阳光的直接照射。地理条件好的电厂，煤场应布置在小山丘的北侧。

2.2 堆煤的场地

煤堆的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加自燃的危险。场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚。

2.3 堆煤的方式

尽量在较低的温度下贮存煤炭，避开中午烈日下进行堆煤，以减少热量的携带。块煤、粉煤混在一起的煤堆，由于煤堆里面即有相当多的空气可以把煤氧化，空气又不能畅通，所以氧化时产生的热量就容易积聚在煤堆里而使温度迅速升高，因此，块煤和粉煤以分开贮存为宜。粉煤单独贮存时可以用推土机一层一层地压紧，尽量减少煤堆里的空气，这样也就不易引起自燃。

2.4 堆煤的形状

煤堆形状以屋脊式为佳，以减少阳光照射及雨水渗入。堆煤角度控制在40～45。，顶部平齐。煤堆的高度一般不超过6 m，煤堆过高，一旦发生自燃，很难进行倒堆或喷水处理。

　 　2.5 堆放的时间

煤堆的存放时间应根据煤质牌号而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过4个月为宜。长焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存时间以不超过一个月为宜。

　 　2.6 煤堆的维护

煤堆部分采煤后，应避免煤堆顶部出现凹陷的面积过大，以减少雨水的聚积及阳光的照射。长期未用的煤堆，有条件的话，煤堆上可铺放一层粘土，在夏季也可在煤堆上喷洒一层石灰水以减少煤堆的吸热。

段铁梁

作者简介：段铁梁，中国煤田地质总局，教授级工程师，矿产储量评估师。

自从《固体矿产资源/储量分类》(GB/T 17766—1999)、《固体矿产地质勘查规范总则》(GB/T 13908—2002)国家标准和《煤、泥炭地质勘查规范》(DZ/T 0215—2002 以下简称新规范)发布实施以来，对指导和规范煤炭资源勘查、开发和管理起到了积极的推动作用，但实际工作中对于早于发布实施的《煤田地球物理测井规范》(DZ/T 0080—93)和《煤炭煤层气地震勘探规范》(MT/T 897—2000)的执行和配套，尤其是在市场经济条件下仍存在一些问题。为了更好地理解和执行新规范及相关文件精神，笔者根据对新规范和有关物探规范的学习理解，结合近年对矿产资源/储量评审工作的实践，谈几点对有关物探规范实施中的认识和体会，与同仁们商榷。

1 关于煤田地球物理测井规范的实施

1.1 测井参数方法

煤田地球物理测井规范要求至少测量4种物性参数，应该特别指出物性参数是指针对岩石物理性质的参数，井径、井温、井液电阻率等不是物性参数。一般常用的物性参数是视电阻率、自然电位、自然伽马和散射伽马，也可根据需要将自然电位换成声波速度。目前数字测井中视电阻率可以换成三侧向电阻率。这些参数一般情况下可以满足对煤岩层的定性、定厚解释；但如果需要也可以再增加其他参数，例如，若要与地震配合或者研究岩石的力学特征，必须测量声波参数；若要研究地层的孔隙特征，可加测中子-中子等方法；而要解决煤矿三带的划分，则应进行声波成像测井。

如果不是同时测量多种参数的组合测井，各种方法中一般应先测量自然电位。

对于含水层的富水性解释，一般依据视电阻率、自然电位、自然伽马，这些方法主要是对岩性进行解释，从而推断地层的富水性；但是如果是专门水文测井这些参数是不够的，必须进行扩散法测井或者流量测井等专门的水文测井，以研究含水地层的某些水文地质特征和参数。

1.2 工程测井

(1)井斜测量是确定煤层空间位置的重要方法，大于100m的钻孔必须测井，否则测井本身的质量就不能保证；而且，必要的检查点和加密点也是影响质量的重要原因。井斜测量一般采用点测，且应该自上而下测量，以保证成果的真实性。

(2)井径测量是鉴别散射伽马曲线是否存在似煤异常的重要方法，尽管该方法不是物性参数，但应该尽可能进行测量。

(3)地温测量是确定开采技术条件的重要方法，一般应该在详查阶段对约总钻孔数量1/2的钻孔进行简易测温；钻孔的布置应选择深部、主要构造部位(如向斜轴部、断层附近等)；在初步确定为地温异常区时，应适当安排近稳态测温钻孔，以确定恒温带的深度和温度，求取时间校正关系曲线，从而计算地温梯度；若为地温正常区，可不进行近稳态测温，勘探阶段一般也可不安排地温测量，或在可能存在高温的区域适当安排少量钻孔进行简易测温。

1.3 采集质量控制

主要应该重视以下几方面：

(1)所有的数字测井均应做好监视记录，监视记录(或回放曲线)的要求应该按照模拟曲线的要求，煤层要保证有相应的幅度、曲线要检查是否有畸变和周波跳跃，从而进行现场解释和对测井质量进行验收。

(2)测井的电缆提升速度，也是应该注意的问题，一味追求测井速度和效率，难以保证测井质量。

(3)仪器的刻度和井场检查，是保证仪器工作性能和进行半定量解释的基础，按照规范要求进行必要的工作，这是测井必须进行的日常工作。

(4)光电玛轮的传送误差也应该引起注意，否则就会产生深度误差，影响测井成果的可靠性。

1.4 测井地质成果和应用

对于数字测井，一般可以在以下几方面获得应用(其中后三项是数字测井的优势)：

(1)岩性解释；

(2)煤层的定性、定厚；

(3)煤岩层对比；

(4)断层破碎带的解释；

(5)煤层炭灰水分析；

(6)岩层砂泥水分析；

(7)岩石力学性质计算。

应该指出，煤层炭灰水分析和岩层砂泥水分析目前仍然处于试验阶段，准确进行定量计算，达到实际应用仍需进一步研究和一定过程；但是岩石力学性质计算尽管也存在横波速度是按经验公式推断的问题，但因化验室测试值变化范围较大，测井确定的强度指数经过与测试结果进行相关分析，在煤层顶底板稳定性评价中已经获得实际应用，对于煤层顶底板变化较大和稳定性较差的地区，进行岩石力学性质计算是很有意义的。

1.5 地质报告的编写内容

1.5.1 煤岩层物性特征

阐述区内不同时代地层煤层和主要岩层物性特征，总结其规律。可以用表格或插图表示并配以文字说明。

1.5.2 仪器设备

本次与以往各阶段使用的仪器设备及相应的技术参数，仪器刻度及校验情况，井场刻度检查情况，可以列表或文字说明。

1.5.3 采用的参数方法

阐述本次与以往各阶段使用的参数方法，包括定性、定厚参数方法，以及其他测井方法(如扩散法、流量测井、井径、井温等)。

1.5.4 定性、定厚解释

煤层、断层、岩层定性解释原则，煤层定厚解释点选择原则，总层数(可采与不可采层)；如果以往各阶段解释原则与本次不同，应加以说明。

1.5.5 工作量及质量

本次与以往各阶段的工作量(包括孔数、实测米、条件米，扩散法、流量测井、井径、井温、井斜等其他测井或特殊测井的孔数和必须的说明性图件)，全孔测井质量和煤层质量(可分阶段说明)。除文字说明外，应附必要的表格。

1.5.6 煤岩层对比

说明标志层、组合地层的典型物性曲线特征(附插图)，不同时代地层的典型物性曲线特征(附插图)，以及其他对比依据。

1.5.7 成果应用

详细说明测井的地质效果和测井解释的煤层、含水层、断层等在地质报告中的应用情况。

1.5.8 存在问题与建议

说明测井质量、应用等方面存在的问题，尤其是在钻孔中发生放射源掉落事故时，应详细说明放射源的种类、活度、半衰期、包装情况，以及事故孔的孔号、掉落深度和事故发生时间。

附图：本阶段所有钻孔的测井综合柱状图、煤层炭灰水和地层砂泥水解释成果图、扩散法曲线图、流量测井图、测井曲线对比图(可附30%钻孔)、地温成果图以及其他必要的图件。

以往阶段部分钻孔的测井综合柱状图、测井曲线对比图(可附少量钻孔)、地温成果图以及其他必要的图件。

2 关于煤炭煤层气地震勘探规范的实施

2.1 试验工作

由于各矿区地震地质条件变化较大，试验工作是地震勘探过程中必不可少的内容，是该区是否能够取得良好地质效果的关键。试验的内容主要包括：

(1)激发条件的选择。井深、药量、激发井组合方式。其中前两者比较重要。

(2)接受因素选择。观测系统(排列长度、叠加次数、偏移距、接受线炮线数量)、检波器道距和组合方式、地震数据采集的仪器因素等。

(3)波场调查。干扰波、环境噪音等。

实验应有明确结论。

2.2 资料采集

(1)仪器的年、月、日检。

(2)按试验结果确定的激发和采集因素进行施工，并进行必要的检查。

(3)测线或线束施工后的现场处理，是指导进一步生产的依据，也是提高采集质量的必要条件。现场处理后如果地质效果较差，应根据需要进行必要的补充试验，以保证取得较好的地质效果。

(4)测量工作。

(5)应确定保证质量的措施，并具体实施。

2.3 资料的处理与解释

(1)确定正确的处理流程和参数，选择合适的处理模块。处理后的时间剖面应有较好的信噪比，主要煤层反射波应有较好的连续性，以便在全区进行追踪对比。

(2)以时间剖面为主，配合各种切片进行解释，以获取各地质成果；在断层组合时，要充分了解施工区的地质情况，按照地质规律进行合理的组合。

2.4 主要地质成果

(1)煤层底板起伏形态，提交主要煤层的底板等高线图。

(2)煤系上覆底层和基底起伏形态。

(3)构造形态，断层、褶曲和陷落柱的解释或组合。

(4)主要煤层露头和采空区。

(5)煤层厚度变化趋势和煤层分布范围。

2.5 地质报告对地震资料的使用

煤层底板起伏形态、煤系上覆底层和基底起伏形态、断层、褶曲和陷落柱，可以结合钻孔资料直接予以利用，但根据地质任务和不同勘探阶段对断层控制的要求，对小断层进行合理取舍。应该指出，地震组合断层的可靠程度和地质上的断层查明程度不是一个概念，地震组合断层的可靠程度仅依据断点的级别，不考虑断层的延伸长度和落差，而地质则是综合分析的结果；如对于三维地震勘探组合的断层，断点数量很多，较大规模的断层即使是较可靠的也可能是查明断层；然而为地震勘探受工程网度的限制，可能一个可靠断层仅有2～3个断点，此时的可靠断层则不一定是查明断层。报告编制时应该进行综合分析和合理判断。由于地震勘探在煤层埋深较浅时效果较差，对于浅部的露头和采空区可靠程度较差，应用时应慎重。

煤层厚度的解释目前是地震勘探的研究课题，其解释精度(一般在0.5～1.0m之间)达不到地质勘探规范要求，不能用于资源量估算。但所确定的煤层厚度变化趋势可供地质人员参考；而无煤区边界尽管是视边界，但仍有一定的意义，可以结合钻探采用内插法确定无煤区范围，综合分析使用。

2.6 地质报告的编写内容

2.6.1 地震地质条件

阐述区内表、浅、深层地震地质条件。地震反射波的地质含义及对比。

2.6.2 数据采集

(1)试验结论(激发因素、观测系统、仪器因素)。

(2)工作量及其质量(含以往)。

2.6.3 数据处理

(1)数据处理流程及参数选择。

(2)处理剖面的数量、质量和分布(含以往)。

2.6.4 资料解释

各类地质成果的解释原则，断层的组合方法。

2.6.5 地质成果

(1)煤层底板起伏形态。

(2)煤系上覆底层和基底起伏形态。

(3)断层、褶曲和陷落柱，断层和陷落柱数量、分类和可靠性评价(含以往)。主要断层应附插图。

(4)主要煤层露头和采空区。煤层厚度变化趋势和煤层分布范围。

2.6.6 存在问题与建议

说明质量、应用等方面存在的问题。

附图：典型事件剖面、主要煤层底板等高线图、构造纲要图(含勘探前后变化)以及其他必要的图件。

参考文献

固体矿产资源/储量分类(GB/T 17766—1999).北京：中国标准出版社，1999.

固体矿产地质勘查规范总则(GB/T 13908—2002).北京：中国标准出版社，2002.

煤泥炭地质勘查规范(DZ/T 0215—2002).北京：地质出版社，2003.

煤田地球物理测井规范(DZ/T 0080—93).北京：地质出版社，1993.

煤炭煤层气地震勘探规范(MT/T 987—2000).北京：煤炭工业出版社，2000.

(1）煤层自燃的预防措施：

1）鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风道及上隅角、综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。

2）采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。

3）用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。

4）加强漏风检测。对于漏风通道不确定的区域，可采用示踪气体法，检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。

(2) 预防措施 ：

1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。

2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。

3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。

煤化作用历程是影响煤性质及结构的重要因素之一。苏联学者波格丹诺娃［1］对典型热变煤( 通古斯煤田煤) 与深成变质煤( 顿巴斯煤田煤) 所作对比研究表明: 热变煤具有 H/C低、碳含量低、发热量低、粘结性较差等特点。我国晚古生代煤田区域热变质作用广泛发育，豫西煤田可作为典型代表。笔者选取煤田中部济源、焦作、新密、临汝及平顶山五个矿区不同变质程度的热变煤作了工业分析与元素分析，傅立叶变换红外光谱、顺磁共振、热解色谱、有机差热及 X-衍射分析，经与四川中梁山的典型深成变质煤对比研究，探讨了区域热变质作用对煤性质及结构的影响特征。

一、煤变质作用背景

豫西煤田石炭二叠纪含煤地层为一套海陆交替相含煤建造，其煤变质分带是以围绕济源、焦作及永城无烟煤为中心，呈北西西向椭圆形环带状分布( 图 1) ，其形成是在深成变质的基础上迭加了区域热变质作用的结果。根据区域地质特征，煤变质史可明显分为两个阶段: 深成变质作用阶段与热变质作用阶段。前者从煤层形成始，延续到侏罗纪早期，盆地沉积中心在焦作济源一带，山西组二1煤达瘦煤阶段，新密达焦煤阶段，朝川达气煤阶段( 表1) 。整个燕山期属热变期，据煤 系地层中热液石英脉均一法包体测温，在异常古地热流影响下，济源矿区古地温曾高达 350℃，新密 260℃，朝川 190℃，平顶山十二矿 160℃，这种古地温场是造成目前煤变质分布的原因。

四川中梁山龙潭组K1煤层属典型深成变质煤，所受最高古地温从未超过140℃［2］，根据卡委尔图解推算(现在地温梯度2.5℃/100m，年平均气温20℃)，R°max为1.58%，与实测镜质组反射率(R°max为1.64%)相近。聚煤环境为潟湖-海湾［3］，与豫西煤田山西组二1煤相同。

图1 豫西地区山西组二1煤煤变质分带

表1 豫西煤田煤变质特征(二1煤为例)

二、实验样品

区内研究样品取自煤田中部的济源、焦作、新密、临汝及平顶山五个矿区，包括山西组二1煤，太原组一1煤及下石盒子组五3煤。镜质组最大反射率R°max从0.89%到6.80%。为排除煤岩成分及无机矿物对分析结果的影响，样品均为手选镜煤，除工业分析、元素分析样品外，其他分析样品破碎到0.50mm。用浓度为10%的盐酸处理6小时。经镜检，均质镜质体含量均超过93%，矿物含量不到2.0%。样品特征详见表2。

表2 样品特征

三、实验结果与讨论

从煤的元素分析与工业分析结果(表3)来看，等变质程度(以R°max%为准)的热变煤与深成变质煤相比(5#、6#)，Vr低，Ht低，H/C低而元素组成相近的热变煤与深成变质煤相比(3#、5#)，具有Vr高，R°max%低的特征。

表3 镜煤的工业分析与元素分析

(一)热变煤的FTIR光谱特征

随煤化程度的增高，区内热变煤FTIR光谱体现了有规律的变化(图2，图3)。

图2 热变煤的FTIR光谱图

图3 热变煤的P1、P2与R°max关系图

第一，反映芳香烃结构的3020cm－1与890～700cm－1吸收峰，呈有规律的增强，到中变质无烟煤阶段(11#)除870cm－1峰有微弱显示外，其他均消失。

第二，代表脂肪烃的吸收峰2920、1460、1375cm－1随煤级的变化是复杂的:2920cm－1逐渐减弱，而1460、1375cm－1在焦煤(3#)中最强，到无烟煤阶段(11#)消失。一般认为，P1代表芳香烃与脂肪烃的相对比例［5］、［6］，P2是芳香缩合程度的指标［4］。这两个参数随煤级的增高而增加。

第三，出现在1100～1330cm－1宽频带区域的含氧基团振动峰在肥煤阶段还相当明显，到焦煤中已很弱，与煤中芳香烃含量的变化正好相反。有人认为，煤的热变质作用最初化学反应是芳烃取代苯环上的含氧基团。

第四，在1710cm－1附近的频带，代表煤中C==O伸缩振动，在贫煤中还存在，可能是煤中残存的醛酮结构，在1650cm－1处有一个不断增加的叠加峰，可能是螯形结构的醌基［7］。

高变质无烟煤的红外光谱是一条平滑倾斜的曲线，这并不代表煤中不再存在芳香烃结构，而是由于煤分子结构高度芳香化，烃类结构不能显示原有性质所致。

表4的结果表明，即使朝川煤的煤级明显比中梁山煤低，但其P1，P2值均大得多，这说明在热变煤分子结构单元中，氢原子多集中在芳环上，且具较大芳香度。在900～650cm－1代表芳香烃面外弯曲振动的吸收峰，朝川煤也强得多，但出现在1100～1350cm－1范围内含氧基团的吸收峰则刚好相反(图4)，中梁山煤出现了1335、1264、1164、1087cm－1几个明显峰，而朝川煤仅有1327、1204、1115cm－1三个弱峰，这与其元素分析中含氧量低相吻合。一般醇C==O伸缩振动吸收峰出现在1200～1000cm－1之间，而酚出现在1300～1200cm－1范围内［8］在焦煤阶段，含氧官能团主要以OH形式存在［9］。结合这两方面理解，可以认为中梁山煤以醇形式存在的OH基占有一定比例，而朝川煤主要以酚的形式存在。

由于FTIR光谱的高度精确性，据Peter［10］的研究，在2917与1600cm－1附近两峰的位置与温度作用有关，随煤受温的增加，均向低波数移动。区内热变煤受温较高，这二峰均处于较低波数(表4)。

综上所述，可得出初步结论:热变质煤与深成变质煤在结构上具有明显的区别。在热变煤中，碳以较大比例存在于芳环中，氢多集中在芳环上，含氧官能团少，主要以稳定的OH(酚)形式存在在深成变质煤中，还有COOH、CHO基团。区域热变质作用促使C、H向芳香稠环移动，并逐步取代芳香环上的含氧基团。

表4 朝川煤与中梁山煤FTIR光谱定量解释结果

注：3号样品：P1=I3054/I2917=0.28，P2=I1604/I1439=1.50,

5号样品：P1=I3054/I2923=0.16，P2=I1605/I1442=1.13。

图4 朝川煤与中梁山煤FTIR光谱图

(二)热变煤的ESR特征

应用ESR研究煤可取得三个有益的参数:自由基度浓度(Ng)、共振峰宽(ω)及自由基信号的位置(g因子)。前者反映煤中自由基的绝对数量，后两者反映自由基所处的化学环境。将本区热变煤ESR结果与美国煤田煤［11］对比，发现两点有趣的的规律(图5，表5):

图5 热变煤与美国煤Cr－Ng对比图

表5 ESR分析结果

第一，本区煤的自由基浓度比美国煤高0.5～1.0个数量级，最大值出现在Cr92.0%左右，体现了明显超前(美国煤在Cr94%左右)。

第二，美国煤的g值在2.0027以上，而本区煤多在2.0027以下，明显偏小，且共振峰线宽度也明显的窄。

煤变质程度相近的本区煤与中梁山煤相比，亦体现自由基浓度大，g因子与线宽小的特征(表5)。

上述现象的出现与本区煤的热变质作用是分不开的。对煤中自由基的来源，A.马尔香［12］作过精辟的论述，他认为是煤分子在热解过程中，小分子脱落而在母体上留下的“疤痕”。中梁山K1煤所受古地温从未超过140℃，而区内与其变质程度相近的热变煤受温在190℃以上。在较高温下的热变质作用增强了分子缩聚反应，促使小分子脱落成自由基，它们以更大程度集中在芳香环上，稳定性大，这必将导致煤中自由基浓度大。同样，热变煤中杂原子少，自由基与H、O关系小，而多集中在芳香环上，因而线宽、g值低。

随煤级增进，煤中稳定自由基迅速增加，当达到一定数量级时(1020个/克)，其间距太小，则导致热变煤中上述“超前”衰减现象［12］。也有人认为，自由基浓度降低是在变无烟煤中形成自由电子的缘故［12］。

(三)热变煤的热解色谱特征

热解色谱是评价油源岩的简单可靠而有效的方法，最近用来研究煤的结构与性质也很有成效。热解色谱可获得四个参数［13］:

S1:代表煤中300℃前低温解析烃的含量，受外因条件影响大，意义有限。

S2:主要是450℃前煤受热解的析烃含量，也包括少量沥青质裂解产物。

S3:代表煤中含氧基团热解成CO2的含量。

Tmax:是S2对应的最高裂解温度。

表6是实验结果。本区热变煤与中梁山煤相比，Tmax大，S1、S2、S3均低。这与FTIR、ESR结果相一致。Tmax是煤级与有机质类型的综合反应，对于同类型有机质，它与温度呈正相关。因此，热变煤的Tmax较大。

表6 镜煤的热解色谱特征

S2受煤级、煤岩成分及还原程度的影响。据M.Teichmüller(1983)［13］的研究，S2在R°max0.80%左右达最大值，随煤级进一步增加而明显减小。中梁山煤S2明显偏大的反常现象只能用变质条件不同解释。由于热变质作用，镜质组过早失去脂肪结构，而稳定性大的芳烃多，使煤象受过一次低温“热处理”，必然导致S2减少。

S3与煤中含氧量及存在形式有关，因在深成变质煤中，含氧量多，存在形式多样，故其S3明显偏大。

图6 朝川煤与中梁山煤有机差热分析图

(四)有机差热分析

中梁山煤与朝川煤有机差热曲线极为相似(图

6)，选取三个参数作定量讨论:(1)两放热峰T1、T2的温度

(2)第一峰高比第二峰高B1/B2

(3)两放热峰对应的热失重比Q1/Q2。

从失重率与放热峰所对应温度来着，两者基本相同，但朝川煤B1/B2、Q1/Q2值比中梁山煤低得多(表7)。根据罗伯特等人实验结果［12］，煤或干酪根在热解过程中，400℃前主要生成CO2、CH4、H2、N2等气体，有些则聚合成稳定性较大的芳烃，因此其第一峰较深成变质煤弱得多。

表7 有机差热分析结果

从图7中可见，朝川煤在400℃才开始失重，比中梁山煤高30℃，其在540℃前失重率比中梁山煤小。这表明，虽朝川煤Vr高，但其中有相当一部分在较高温下才能逸出，这与热变煤上述一系列特征是分不开的。

图7 朝川煤(3#)与中梁山煤

(五)热变煤的X-衍射特征

区内热变煤的X-衍射特征随煤级增高作有规律的变化(图8，表8)。

图8 镜煤的X-衍射图

表8 镜煤的X-衍射分析结果

注:La—层片直径Lc—层片堆积高度d1—面网间距(002)d2—面网间距(001)。

(1)(002)衍射峰不断变尖变窄，峰的位置向大衍射角方向移动，(001)衍射峰虽不强，但有明显显示，并向小衍射角方向移动。

(2)La迅速增大，Lc在中变质无烟煤阶段出现波状转折，d1值不断减小，d2值不断增大。

这些规律早在20世纪50年代Hirsh、Brown［9］就作过详细描述。值得注意的是等变质程度的热变煤与深成变质煤相比(表8)，具有La大，d2大，Lc小，d1大的特征，特别明显的是La/Lc偏大。根据人工碳化实验［14］与室内模拟实验研究［15］，温度的作用有利于La的增长，而Lc、d1则与压力关系密切，强大压力作用有利于煤晶核堆砌高度的增加，而减小芳香层片间的间距。中梁山煤的Lc、d1值相当于新登矿煤(9#)，而d2、La值比朝川煤还小得多。这表明煤结构指标间的不协调性受煤变质因素的控制、热变煤与深成变质煤相比，其煤晶核呈较薄的方形。

四、结语

煤变质地质条件的可变性是导致煤光学性质、化学工艺性质及结构指标之间不协调发展的主要原因。在深成变质条件下形成的煤，那些与静压力密切相关的性质得到充分发展而热变煤中，那些与温度相关密切的指标得到“优先”演化。与等变质程度的深成变质煤相比，热变煤所受古地温较高，加快了煤分子缩聚反应，致使其H/C低，Vr小，自由基浓度大热解Tmax大，S2较小差热失重温度较高在煤晶核结构上，具有La大、d1大的特征。

煤的变质作用类型是影响煤性质及结构的重要因素之一。以往的工作对成煤植物、成煤环境及其他地质条件对煤质及其结构的影响研究得比较深入，而忽视了泥炭在转变成煤的漫长地质历史中煤化作用的条件对煤质的制约。我国晚古生代煤田煤变质类型多种多样，大多数在燕山期受到异常古地热流的影响，在深成变质的基础上叠加了第二次区域热变质作用，对中、高变质程度煤的形成起了主要作用。因此，加强这方面的研究，具有深远的理论意义与现实意义。

本课题得到我室实验室主任毛鹤龄工程师的大力支持在采样工作中，得到河南省有关矿务局的大力协助承蒙北京煤化所煤质室完成煤的工业分析与元素分析，北京石油规划院实验中心完成FTIR、热解色谱及有机差热分析，中国科学院生物物理所完成ESR分析，河南省地矿局物测中心完成X－衍射分析，核工业部第三研究所完成包体测温，在此一并致谢。

参 考 文 献

［1］ Г . А. Иванов. Метаморфизм углей иэ литогенез вмещающих пород，М. . Недра，1975

［2］ 四川省区域地层表编写组 . 西南地区区域地层表( 四川省分册) . 北京: 地质出版社，1979

［3］ 韩德馨、杨起 . 中国煤田地质学( 下册) . 北京: 煤炭工业出版社，1980

［4］ P. Paiter et al. Concerning the 1600cm－ 1Region in the i. r. Spectorum of Coal. Fuel，1983，( 6)

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［6］ B. Riesser et al. Determination of Aromatic and Aliphtic CH Groups in Coal by FTIR，2. Studies of coals and Vitrinite concertraction. Fuel，1984，( 9)

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(本文由肖贤明、任德贻合著，原载《煤田地质与勘探》，1988年第3期)

1.1 概述

关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，由于黄铁矿氧化成为三氧化二铁及三氧化硫时能放出热量，在有水分参加的情况下，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。

需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，而不含或少含黄铁矿的煤也有自燃现象。因此，煤的自燃并非完全因含有黄铁矿而引起。其主要原因是由于吸收了空气中的氧气，使煤的组成物质氧化产生热量，再被水湿润，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。此外，煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的品级；煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙；煤层埋藏深度和煤层厚度；开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。

1.2 煤自燃的不同阶段

（1）水吸附阶段。与其他阶段不同，这个阶段只是个物理过程，煤与氧不会发生反应，煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因，但他对煤自热，特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量热，即润湿热。所以，多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。 {TodayHot}

（2）化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70℃。这伸过程中煤吸附氧气会产生过氧化物，因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加，并产生气体，其中的CO可作为标准气体，通过监测CO浓度可对煤的自燃进行早期预报，化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品级和类型不同，化学吸附的放热量在5.04～6.72J/g之间变化。若煤温达到70℃时会分解，煤重随之在幅度下降，甚至比原始煤重还要轻。煤中水汾的蒸发可带走一些热量，该过程产热量晨16.8～75.6J/g间变化。若煤氧化进行到这个阶段，想使其不自燃是非常困难的。

（3）煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物，即煤氧复合物。其反应温度范围为150～230℃。产生的热量25.2～003.4J/g。这个阶段煤重又有所增加，煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。

（4）燃烧初始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期，煤温达230℃时，煤氧化可进行到个阶段。此时煤的反应热为42～243.6J/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。

（5）快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段，它描述了煤的实际燃烧过程。依氧气供应充足与否，这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧或安全燃烧。如果燃烧充分，其反应热等于煤的发热值。 {HotTag}

2 煤的自热影响因素

2.1 煤质

煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。

（1）煤的品级。煤的品级表明了煤的变质程度，常用挥发分含量和含煤量表示。品级低的纯煤自热热敏感性高，而且，随着煤的品能升高其自热敏感性下降。因而，干燥褐煤最易自热而无烟煤几乎不自热。但含有大最水分的褐煤较纯褐煤不易自燃。

（2）煤的水分含量。煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水分含量达饱和的煤，特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干燥前，煤体不再吸附水分，因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。另一方面，自热时的化学反应需要有少量的水分参加。低口级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而，对低品级煤来说，水分实际上是煤自热的阻化剂。

（3）矿物质。煤中的矿物成分也叫灰分。它可与氧反应放热增加煤温，而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积，如黄铁矿，它可以吸收氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程；煤的高灰分使单位质量的氧化热降低。

2.2 开采和贮运的环境因素

环境因素对煤自热的影响为：可使煤的水分含量发生变化；改变煤氧接触条件：使生产成的热量扩散。可分为：

（1）地质因素。断层和裂隙有利于空气和水分与煤接触。因而散热没有明显增加，却增加了煤发生氧化的机会和水的吸附。也就是说断层和裂隙增加了煤自燃的危险性。埋藏深的煤层地面漏风较少。采空区遗煤（特别对于厚煤层）因不能完全回采而增中了煤的自燃危险性。

（2）开采因素。开采因素对煤自燃的影响主要有2个方面，即通风和煤破碎，没有通风或通风充分的地方，煤自燃的可能性较低。而通风不充分地方煤自燃的可能性较大。裂隙漏风是不充分漏分，它创造了煤进一步氧化的条件，而散热条件并未被改善。所以，任何漏风对煤炭自燃来说都是很危险的。

（3）贮运因素。在贮存和运输过程中，影响煤自燃的因素要为通风不充分和干燥的低品级煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。

3 煤炭自燃的综合防治措施

3.1煤层自燃的预测预报

（1）鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。

（2）采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。

（3）用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。

（4）加强漏风检测。定期采用示踪气体法，检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。

3.2 预防措施

（1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。

（2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。

（3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。