兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦針對以前在礦井井下煤炭自燃防治方面存在的問題進(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)律等問題與有關(guān)單位共同開展了深入的研究，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)合過程及放熱強(qiáng)度測算方法”，通過測定兗州礦業(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)合過程的鍵能變化量，計算出了煤炭復(fù)合放熱強(qiáng)度，在此類研究中是一個突破。

    煤炭自燃過程的實質(zhì)是煤體氧化放熱和散熱這對矛盾運(yùn)動發(fā)展的過程。當(dāng)發(fā)熱大于散熱的時候，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)度的直接測定問題。

    此項研究結(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)合的過程中存在著化學(xué)吸附和三步化學(xué)反應(yīng)過程，根據(jù)每一步反應(yīng)時化學(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；通過實驗可以測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)此同樣可以計算出煤氧復(fù)合的放熱強(qiáng)度；由于煤氧復(fù)合時實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)合的實際放熱強(qiáng)度則應(yīng)當(dāng)介于上述兩者的計算結(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)處開展了對煤層自燃發(fā)火規(guī)律的研究，并且在此基礎(chǔ)上提出了實施防滅火的有效措施。

    綜合機(jī)械化開采分層開采時煤層的自燃發(fā)火明顯存在以下規(guī)律：第一，就發(fā)火點在采空區(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)火點的生成與工作面的回采關(guān)系而言，本分層回采時引起本分層采空區(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)火的時間分布規(guī)律”。

    綜合機(jī)械化放頂煤開采時的煤層自燃發(fā)火有以下特點：

    第一，就綜合機(jī)械化放頂煤開采的采空區(qū)而言，發(fā)火主要威脅仍然來自相鄰的采空區(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)械化開采為42% 和40%）；與分層綜合機(jī)械化開采工作面的采空區(qū)發(fā)火相比較，“兩道”的危險性有所上升，而停采線的危險性有所下降。

    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的一類特殊類型發(fā)火。

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

    此項研究認(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)，就須高度重視實施各種防滅火措施的相對時間問題；有必要對采空區(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施。

    3）煤炭自燃發(fā)火危險性評價指標(biāo)

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

    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)火危險性評價的預(yù)測方法。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)測方程等。

    盡管有大量的實驗方法可以用來對煤的自燃發(fā)火傾向性進(jìn)行分類，但是沒有哪一種測試方法能夠綜合考慮影響煤炭自然發(fā)火的各種因素。在實驗室的條件下無法模擬井下的條件，所以不能夠只用單一的某個或者一組實驗數(shù)據(jù)來對煤的自燃發(fā)火危險性進(jìn)行分類評價。因此，許多學(xué)者綜合了煤炭自然發(fā)火傾向性和煤層開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)修正過的Bystron和Urbaski分類方法等。英國諾丁漢大學(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)三種因素而開發(fā)的專家系統(tǒng)，采用實驗室分析結(jié)果、地質(zhì)資料和開采參數(shù)來評價煤層開采現(xiàn)場的自燃發(fā)火危險程度，其評價指標(biāo)的計算采用經(jīng)過修正的Bystron和Urbaski方法，在對煤層自燃發(fā)火危險性進(jìn)行評價的同時可以向咨詢者提出建議性的預(yù)防措施。

    此項研究指出：即使是最現(xiàn)代化的專家系統(tǒng)評價分類方法，其評判指標(biāo)中的外在因素權(quán)值仍然取決于人的主觀評價，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)上決定各種評定方法的實用性和可靠性。

    4）采空區(qū)自燃研究獲成果

    由中國礦業(yè)大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦共同開展的綜合機(jī)械化開采工作面采空區(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)計全國統(tǒng)配和重點煤礦中有自然發(fā)火危險的礦井大約占到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，并且有針對性地采取一些切實可行的措施，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用及減少了自然發(fā)火所造成的損失。

    該項成果是根據(jù)采空區(qū)頂板的冒落壓實狀況，通過采空區(qū)流場的計算機(jī)模擬分析，得出了采空區(qū)內(nèi)自燃“三帶”的分布狀態(tài)；通過對采空區(qū)內(nèi)遺煤溫度和氣樣成分的觀察分析，驗證了計算機(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)火最危險的部位，也是采取防滅火措施的重點部位。

    在此項研究的過程中，課題組人員通過對頂板的冒落壓實狀況、遺留浮煤分布狀況、采空區(qū)流場及試驗工作面的測溫取樣分析以后獲知：工作面的開采初期，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，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，這也是對采空區(qū)實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t。

    5）自燃隱患預(yù)測技術(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)）公司南屯煤礦開展了煤層自燃發(fā)火隱患預(yù)測應(yīng)用技術(shù)的研究，對礦井安全生產(chǎn)以及提高生產(chǎn)效益發(fā)揮了積極的作用。

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

    采空區(qū)自燃隱患預(yù)測主要采取氣體指標(biāo)分析預(yù)報辦法。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、使用時間長，同時可以判斷采空區(qū)“三帶”，對采空區(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，觀測點氧氣濃度由20.4%降至3.3%，甲烷濃度由0.21%升至5.10%，說明觀測口已進(jìn)入窒息帶。定期在采煤面回風(fēng)隅角及回風(fēng)流等地點人工取樣，然后進(jìn)行氣體分析，用CO絕對產(chǎn)生量預(yù)報指標(biāo)法進(jìn)行計算，測出進(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可以預(yù)留1路束管，利用其取樣分析。

    2 紅外探測技術(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)用了紅外探測的先進(jìn)技術(shù)，預(yù)測準(zhǔn)確，方便適用，為煤礦防火預(yù)測和探測隱蔽火源帶來了比較好的應(yīng)用前景。

    兗州礦區(qū)的各個煤礦原先對于煤炭自燃的預(yù)測預(yù)報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判斷煤炭自燃發(fā)展的情況，無法確切地判斷煤炭自燃的實際位置。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)光物體在發(fā)出可見光的同時，還會發(fā)出一系列不可見的電磁波，例如紅外電磁波等。火源也是如此。在隱蔽的地點，當(dāng)煤炭自燃的條件形成以后，隨著煤層溫度的增高，紅外輻射場的強(qiáng)度也會逐漸地增大。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，其輻射的能量會大幅度增加（在實際的應(yīng)用過程中應(yīng)同時考慮所測煤體的密實程度），因此可以利用紅外電磁波來探測隱蔽的火源。依據(jù)紅外探測技術(shù)原理研制的儀器不同于一般的直讀式儀器，要想知道測點的溫度，還必須根據(jù)各個探測點的位置和測得的紅外場強(qiáng)度畫出一道相應(yīng)的曲線，并對之進(jìn)行分析和解釋。

    東灘礦4308綜合機(jī)械化開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，高溫點的位置難以準(zhǔn)確判定。為此，他們采用防爆紅外探測儀進(jìn)行了隱蔽火源的探測。在4308軌道順槽的沿空側(cè)每隔2.5m布置一個測點，對4309采空區(qū)進(jìn)行探測，并且將探測到的紅外輻射場強(qiáng)度數(shù)據(jù)繪成曲線，120～160m處為正常場，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；然后用打鉆測溫進(jìn)行驗證，情況基本相符。

    紅外探測技術(shù)后來在兗州礦區(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技術(shù)應(yīng)用于防滅火工作中，通過測定場強(qiáng)的變化，在煤體大量吸氧活化階段就可以早期探測到自燃的隱患地點，有利于及時采取措施進(jìn)行預(yù)防，為煤礦生產(chǎn)提供了安全保障。

    在紅外線探測技術(shù)之前，煤層的自燃主要是利用安全和束管監(jiān)測系統(tǒng)對氣體進(jìn)行監(jiān)測分析，根據(jù)氣體的監(jiān)測結(jié)果（尤其是分析CO和）來確定自燃隱患的地點；或者通過觀察自燃外部征兆，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。以上探測方法（包括氣體監(jiān)測）都是在煤體吸氧自熱出現(xiàn)自燃隱患以后才有效，在此之前無法探測到自燃隱患。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，在時間上給防止自燃發(fā)火工作帶來了難度。紅外線探測是一項早期預(yù)測預(yù)報的技術(shù)。它能夠確定煤層自燃隱患的地點、漏風(fēng)通道、瓦斯積聚地以及探測隱蔽的水源等，尤其是在煤體吸氧活化階段就可以探測到隱患地點。

    該礦在防滅火中的紅外線探測采用了以下兩種方法：

    ①對于一個特殊的地點（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不同時間的測定方法，并且繪制隨著時間變化的曲線圖。他們曾經(jīng)從圖上發(fā)現(xiàn)有幾天出現(xiàn)異常場，場強(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)過治理以后恢復(fù)了正常。

    ②對于同一介質(zhì)進(jìn)行不同地點的探測。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�，采用定期沿著巷道每隔一定的距離范圍測定的方法，其中沿空巷道重點對沿空側(cè)選取上、中、下三個點測定，冒頂巷道對頂板選取左、中、右三個點進(jìn)行測定。

     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)處通過研究以后提出了一個新的觀點：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)，就必須高度重視實施各種防滅火措施的相對時間問題。

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

    提出此原則主要考慮兩點：一是本面采空區(qū)自燃幾率較低，實施過多的防火措施沒必要，另外工作面開采時對本面采空區(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)工作面開采時，相鄰采空區(qū)的自燃幾率增大，對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，順槽距相鄰采空區(qū)較近，便于實施各種措施，同時也利于防火作用的發(fā)揮。照此原則開展防滅火工作，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)順槽冒頂或松動離層即行處理。此外，還有必要對采空區(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)任公司針對礦區(qū)井下煤層自燃防滅火工作中存在的問題，對礦井防滅火關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。

    實驗證明，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。如果時間足夠長，任何煤都會自燃。具體到兗州礦區(qū)的煤種而言，溫度達(dá)到200℃左右時會出現(xiàn)煤焦油味，此時CO濃度能達(dá)到1%；溫度300℃時能見到青煙；到400℃能夠見到明火。如果在100℃時不采取措施，幾天就會上升到300℃而出現(xiàn)青煙。濟(jì)寧二號煤礦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)可分以下幾個階段：

    ①工作面布置。在進(jìn)行工作面設(shè)計的時候，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，必須丟煤的時候要丟底不丟頂。

    ②掘進(jìn)中。沿空掘進(jìn)面須噴漿堵漏，對沿空有高溫的區(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，在可能的情況下應(yīng)當(dāng)通過觀測密閉內(nèi)氣體情況或者打鉆的辦法了解內(nèi)部煤的自燃情況。

    ③采煤過程。工作面生產(chǎn)時的進(jìn)風(fēng)隅角一側(cè)是防滅火的重點。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，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、快速封閉并對停采線采取注漿等措施。

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

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

    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實測井下巷道沿空側(cè)松散煤體鉆孔氧氣濃度來推算漏風(fēng)強(qiáng)度的方法，分析了巷道松散煤體在自燃的過程中熱風(fēng)壓對漏風(fēng)強(qiáng)度的動態(tài)影響，并且在該礦4308綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面的沿空巷道自燃性預(yù)測中得到了成功的應(yīng)用，對于松散煤體自然發(fā)火預(yù)測技術(shù)的研究具有重要的意義。

    綜合機(jī)械化放頂煤無煤柱開采的時候，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。對于巷道松散煤體自燃預(yù)測而言，只要掌握其有關(guān)參數(shù)就能夠作出比較精確的預(yù)測。例如，其中的放熱強(qiáng)度、耗氧速度可以在實驗室內(nèi)測定，松散煤體厚度、巖層原始溫度在現(xiàn)場都可以直接測定，但是測定松散煤體中漏風(fēng)強(qiáng)度的難度很大，而測定氧濃度的分布相對則比較容易，因此可以通過實際測定的氧濃度分布來反推漏風(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，通過測定松散煤體內(nèi)某一點的氧氣濃度、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)度的動態(tài)變化規(guī)律。

    此項研究表明：漏風(fēng)強(qiáng)度的氧濃度測算法是根據(jù)實測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的反映出松散煤體的實際漏風(fēng)狀況，但是必須首先由實驗測定出煤的耗氧速度；在煤氧化自燃的過程中，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)度的時候，還必須考慮到由于熱風(fēng)壓引起的漏風(fēng)強(qiáng)度動態(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)械化放頂煤開采工作面煤層注水技術(shù)研究”，已經(jīng)由專家通過了技術(shù)鑒定。

    根據(jù)煤層裂隙中水的滲透情況，應(yīng)用這項成果的裝置可以自動調(diào)節(jié)注水參數(shù)，從而使得注水的效果達(dá)到最佳。此項成果具有動靜壓注水自動切換、自動顯示及儲存各項注水參數(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)舛群凸ぷ鲌鏊�的溫度、延長發(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)�動了相關(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)時間長等原因，加之兗州礦區(qū)一直推廣無煤柱開采，因此對自燃發(fā)火防治技術(shù)的要求更高、更復(fù)雜。統(tǒng)計資料顯示，綜合機(jī)械化放頂煤開采的自燃發(fā)火與分層綜合機(jī)械化開采相比顯現(xiàn)出不同的特點，即易發(fā)火區(qū)由分層綜合機(jī)械化開采的“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)可以分為以下兩個方面：

    ①針對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)，變被動支護(hù)為主動支護(hù)，減少頂煤松動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)測預(yù)報技術(shù)；研究膠體泥漿快速滅火技術(shù)。

    ②針對相鄰采空區(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；開發(fā)應(yīng)用密集淺孔注凝膠技術(shù)；采用井下移動式膜分離制氮防滅火技術(shù)；開發(fā)應(yīng)用膠體泥漿快速滅火技術(shù)。