【摘 要】综采放顶煤技术推广以来，煤炭自燃发火现象日渐频繁，给生产造成了较大的影响。本文对煤炭自燃的机理、影响因素及防治措施进行了分析，具有一定的参考意义。

【关键词】煤炭自燃；机理；防治

煤炭自燃是自然界存在的一种客观现象，这种现象一直伴随着煤炭开采整个过程。目前，矿井煤层自燃火灾仍然十分严重，尤其是50%以上国有重点煤矿存在自燃发火危险，特厚煤层尤为严重。全国每年因煤炭自燃造成的直接和间接经济损失近百亿元。进入20世纪90年代后由于特厚煤层综采放顶煤高产高效技术的推广，使得矿井煤层自燃火灾频繁出现。煤层自燃成为制约煤矿科技进步的主要障碍之一。因此，煤炭自燃火灾的防治必须先对其自燃的原因和过程进行深入地了解，然后根据煤炭自燃特性研究可行的防治对策。

1 煤炭自燃机理分析

煤炭自燃发火是指有自燃倾向性的煤层在开采过程中与空气接触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现明火、烟雾、煤油味以及超过矿井自燃发火临界指标浓度的有毒有害气体的现象。因此，煤的氧化放热是热量自发产生的根源之一，也是引起煤炭自燃发火的根本原因之一。煤氧自发地复合放出热量，该热量在一定的蓄热条件下被积聚起来，当热量的积聚能够满足煤自燃过程发展的需要时，煤体温度不断上升，最终导致自燃。实际条件下，煤氧复合放出热量与煤体表面活性结构的种类、数量、煤体的温度、氧气浓度等因素有关。煤与氧作用放出热量引起煤温升高，煤温升高则煤的氧化活性增强，煤氧化反应速度加快，放热强度增大。煤氧复合作用只要有氧存在就能进行，氧浓度大小只影响煤氧复合速率的大小。煤炭自燃过程是煤氧化放热与环境散热这对矛盾运动发展的过程，当煤氧化放热速率大于散热速率时煤温上升，煤温上升又引起氧化放热速率增大，所以煤炭自燃是一个复杂的自加热过程。

2 煤层自燃发火因素分析

2.1 回采工作面采空区自燃因素分析

根据氧化情况的不同，我们可以将采场分为氧化带、冷却带和窒息带三个层次。其中，冷却带和窒息带在开采过程中煤氧化所生成的热量不会储存很长时间，从而导致热量不会大面积积聚，因此，无论是冷却带还是窒息带，都不会有煤层自燃发火的现象发生。而氧化带则不同，相对于冷却带和窒息带来说，氧化带在采场中的空间位置会随着开采的进度逐步向工作面移动，与此同时，氧化带的宽度也会随着外界的条件而发生变化。当氧化带达到一定宽度的时候，回采工作面采空区就容易出现煤层自燃发火的现象。

2.2 两道两线自燃因素分析

在煤矿开采过程中，由于开采方式选择的不同，一些方法和容易导致远离煤壁的采空区部分出现上部松动、底部压实的现象，这种情况会导致采空区漏风主要经过上部松动的不燃性岩石空间，进回风道和停采线上覆顶板，由于煤壁的支撑作用呈悬壁梁状态，煤壁和煤柱附近空间相对来说比较疏松，形成漏风通道，加上又有浮煤堆积。随着时间的不断推移，这种现象也会越来越明显，此外，老顶弯曲还会不断加大，悬壁梁状态跨度也会不断减小，矿山压力不断增高，区段煤柱以及附近密闭逐渐遭到破坏，使漏风从小到大逐渐增加，在风流从小到大增加过程中，必然有适合煤炭自燃的风流存在，只要此种风流存在的时间足够，煤炭就能够自燃。

2.3 倾斜巷道自燃的影响因素分析

倾斜巷道氧化区温度变化，导致自燃风压对漏风风流产生影响，漏风为下行风时，氧化区温度升高，自然风压呈现浮力效应，使氧化带漏风减小，温度降低，在降温的作用下，节流效应大于浮力效应，又出现增加漏风的趋势，使漏风流向和风量频繁变化，使氧化区的空气与热能不断与附近区域交换，预热附近煤炭的同时也获取了氧气，氧化生热持续发展并能形成热量积聚，也有利于煤炭自燃。在向斜轴部顶板应力集中带区段煤柱采空区密闭破坏严重，易于漏风，自燃发火率自然就高。

3 煤矿煤层自燃发火的防治措施

3.1 自燃发火预测预报

煤炭自燃的发生，要经过准备阶段的自热阶段，然后才能达到燃烧阶段。在这一过程要发生一系列的物理化学变化，出现各种征兆，释放出一系列火灾气体。因此，在实际生产过程中，人们可以通过观察这些征兆或监测某种气体组份变化趋势，从而判断煤自燃发火的态势和进程，以便制定和采取适当的预防和治理措施，防止自燃火灾的发生和发展，保证矿井安全生产。具体可以从以下两点来实施。

3.1.1 建立束管监测系统

对煤炭自燃火灾，应做到早发现、早治理，因此，应加强这方面的工作，鉴于实际情况，在危险类别的矿井中建立采空区束管监测系统，对采空区氧化带等重点部位进行跟踪观测，并对其规律进行研究，掌握自燃发火预兆，及时进行发火预测预报，把自燃发火消灭在萌芽阶段。束管监测是利用真空泵，通过一组空心塑料管将井下检测地点的空气直接抽至分析单元进行监测。监测系统主要由气体采集、气体分析和数据处理三部分组成。通过d6～d8mm的聚氯乙烯管将工作面回风、隅角、采空区等处的气体有序地抽到分析仪器上，分析仪器完成对自燃发火标志气体的分析，微机采集分析器的输出信号并进行数据处理后，提出预测预报。束管监测系统能对一氧化碳、二氧化碳等多种气体的实时监测。

3.1.2 实行人工采样监测

在没有布置束管采样的地点，可派专人利用采样气囊进行人工采样，每天采样一次，并及时送至地面进行气体分析。通过束管监测系统及人工取样对工作面回风、隅角及采空区气体成分进行分析，并与气体指标数据进行对照，如发现危险指标气体，应及时采取有效措施，通过束管监测系统还可对采空区“三带”进行观测，为工作面防火提供依据。

3.2 减少采空区漏风

优化通风系统，一般认为风量越大对矿井安全越好，但对于自燃煤层，风量越大，越易于煤炭的氧化，增加了自燃的危险。因此，在通风技术方面，要选择合理的通风方式，正确设置控制风流的设施，加强通风防火管理，以减少漏风。采空区堵漏风，在工作面与采空区之间构筑隔离带，其作用原理是增加了漏风风流的阻力，减少采空区漏风量，有利于防止采空区自燃。对上下隅角及支架后中尾梁之间的漏风部位要采取喷浆、挂帘等封堵措施，减少采空区漏风。

3.3 采煤工作面两道两线的自燃防治措施

采煤工作面两道两线是自燃发火的主要地点，因此对其自燃防治措施也得到了相关部门的高度重视。由于采煤工作面两道两线本身存在的特点，导致其在防治措施的采用上存在一些困难。因此，在实际实施过程中，仍然要在回采过程中进行防治。首先，为了能够有效防止进回道自燃，在回采的时候应该在采空区两道构筑防火墙垛并进行注浆，一般来说，防火墙垛的厚度应该不低于0.5米，宽度不少于5米，高度则应该根据煤层的实际情况来合理设置；其次，要在采空区两端端头填充胶体材料。这样做是为了防止由于采空区两端头处的泥浆难以填充严密所形成漏风通道而引起的煤层自燃，由于所填充的胶体材料具有很强的吸水膨胀性和固水性，能够很好的将漏风堵塞，并且具有很好的效果。最后，采煤工作面两道两线的自燃防治措施包括沿空掘进的时候，必须要及时对采空侧进行封堵，并且要进行定期检查，一旦发现有漏风的现象，要及时采取有效措施将其处理。

4 结语

由于煤层自燃发火本身具备主动性，因此，相关工作人员一定要充分掌握煤的自燃所要经历的过程以及自燃的影响因素和条件。然后，采取针对性技术措施进行防治，以此来保证矿井无自燃隐患。

【参考文献】

[1]吴博，巩振荣.横河煤矿煤层自燃发火因素分析及防治措施[J].煤矿现代化，2012（05）.

[2]郭杰.厚煤层综放面自然发火防治技术[J].煤矿现代化，2009（1）.