暴露在空氣中的煤，由于氧化放熱導致溫度逐漸升高，至70～80℃以后溫度升高速度驟然加快，當達到煤的著火點（300～350℃）時，引起燃燒，這種現象稱為煤層自燃。
1 煤層自燃條件
煤體要發生自燃必須具備以下四個條件：
①具有低溫氧化性，即有自燃傾向的煤以破碎狀態存在；
②有大于12%氧含量的空氣通過這些碎煤；
③空氣流動速度適中，使破裂煤體有積聚氧化熱的環境；
④在上述3個條件同時具備的狀態下，持續一定的時間，使煤體可以達到著火溫度。
只要同時具備上述4個條件，煤炭自燃 發火即可發生。但實際中很難找出某兩次煤炭自燃發火的發生條件是完全相同的。這樣，對煤炭自燃發火的條件就很難作出定量分析。
2 防滅火措施
2. 1 礦井開拓、開采方面的措施
1) 合理的開拓開采部署。生產實踐證明,開采有自燃的煤層,正確選擇開拓開采方式,對防止煤層自燃有決定性作用。具體地說,盡量簡化巷道布置,減少輔助性巷道,采用巖石集中巷和巖石上山,煤層內盡量少布置巷道,減少對煤體的切割。當巷道沿煤層布置時,應采取措施,盡量將暴露的煤體封閉,減少暴露煤體與空氣接觸。每個工作面應盡量在發火期內開采完畢,以利采空區封閉。
2) 合理的采煤方法。長壁式采煤法比短壁式采煤法巷道布置簡單,資源回收率高,有利于防止煤層自燃。開采有自燃的煤層,應盡量采用長壁采煤法,工作面采用后退式回采,全部冒落法管理頂板,煤層頂板易于冒落壓實,可減少采空區漏風,有效地防止煤層自燃。
3) 合理的開采順序。對于煤層群為避免上、下煤層開采后的采空區導通后漏風,引起煤層自燃合理的開采順序。對于煤層群為避免上、下煤層開采后的采空區導通后漏風,引起煤層自燃,應采用“扒皮”式開采。
4) 無煤柱開采。煤層自然發火首先要有破碎的具有自燃傾向的煤,無煤柱開采時,則可盡量減少采空區的浮煤和煤柱殘煤,減少煤層發火的可能性。回采工作面采用沿空巷道,采區上山不留煤柱,實行回采工作面跨上山開采。
5) 保持合理的工作面推進度。隨著回采工作面的不斷推進,采空區不斷冒落且逐漸被壓實,采空區漏風也逐漸減少。實踐證明,當工作面推進到某一段距離后,漏風量減少到危險風量以下,此時采空區不會出現煤層自燃。因此,回采工作面保持一個必要的推進度,也是消除采空區自燃的一項必不可少的措施。
2. 2 礦井通風方面的措施
1) 控風防火。礦井通風也是防滅火的一個重要措施。礦井通風等積孔過小,負壓太大,會造成井下漏風嚴重,引起煤層自燃。有條件的礦井應采用分區式通風,該系統不但適合于高瓦斯礦井,而且可以降低礦井總風阻,一旦礦井發生火災,便于控制風流,隔絕火區。
2) 均壓通風。采用預防性均壓通風方式,回采工作面和相鄰巷道之間“兩道一線”盡量減少壓差,實現均壓通風,減少漏風。隨著回采工作面的推進,頂板不斷冒落,密閉上方的“懸空”被壓實,形成隔離帶。這樣可以減少采空區漏風,將采空區的“三帶”減小,阻止煤層自燃。
3) 通風構筑物的設置。井下風門、調節風門等通風構筑物的設置位置應合理,盡可能設在圍巖堅固、地壓穩定的地點,兩道風門采用閉鎖裝置,不同時打開,避免“負壓沖撞”。
2. 3 防滅火措施
1) 灌漿防滅火。根據技術上可行、經濟上節省的原則,建立礦井灌漿防滅火系統。當場地內黃土少,采用黃泥灌漿取土困難時,可采用注凝膠和粉煤灰的防滅火方法。凝膠是一種高分子化合物,粉煤灰可直接從鄰近的火力發電廠取得,平時采取局部灌漿的方式,當采空區發火時,則采取滿灌。
2) 阻化劑防滅火。可以采用機動性噴灑壓注工藝系統,對采空區、煤層巷道冒落孔洞、開采線、終采線和煤柱裂隙噴灑、壓注阻化劑,覆蓋或包裹碎煤,封堵裂隙,阻止煤的氧化,起到防火作用。
3) 撒凝膠。對巷中的聯絡巷、斷層帶、工作面切眼、運輸巷、回風巷等灌撒凝膠,阻止煤層與空氣接觸,防止煤層氧化自燃。另外,對發火嚴重的回采工作面,當工作面推進1 個月后,在整個工作面后方的采空區撒凝膠,形成凝膠隔絕帶,對采空區起到封閉作用,可有效阻止采空區浮煤的自燃。
4) 惰性氣體防滅火。對已經自然發火的回采工作面,采用注入惰性氣體使其盡快熄滅。在封閉自燃的回采工作面之前,先注入惰性氣體,沖淡采空區中的氧氣,再利用快速封閉鐵門進行密閉,達到滅火和防止瓦斯爆炸的目的。
2. 4 監測監控方面的措施
煤層自燃一般是由于采空區內浮煤引起,而不是人們能直接看到的工作地點或巷道內。故煤層自燃的監測預報必須根據礦井自燃火災的特點及其防治技術的具體情況綜合考慮。
煤層自然發火是煤礦5 大災害之一,對煤礦安全生產威脅極大。通過對煤層自然發火的原因分析,提出了在開采過程中需采取的安全措施。通過這些措施的實施,可有效防止煤層自然發火事故。
