青岗坪煤矿自然发火标志气体来源研究

刘 扬，关景顺，张 辉

(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司 煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122；2.陕西旬邑青岗坪矿业有限公司，陕西 咸阳 712000)

青岗坪煤田位于黄陇侏罗纪煤田中段之旬耀矿区东部，大地构造位置处于鄂尔多斯盆地南缘拗陷带。矿井主采煤层为侏罗系中统延安组的4-2号煤层，煤系地层的砂岩中多层含油，属于典型的煤油气共生煤层[1]。根据《青岗坪井田勘探地质报告》，含油层位于延安组4-2号煤层顶底板岩层中。4-2号煤层吸氧量为0.78 cm3/g，属于Ⅰ类容易自燃煤层。根据《青岗坪煤矿4-2号煤层自然发火标志气体及临界值测定报告》，该矿井的自然发火预测预报标志气体指标体系如下：①CO可以作为预测预报煤自然发火的指标气体，CO出现的临界温度在49 ℃左右；②烯烃气体C2H4和C3H6出现的初始温度分别在139 ℃和169 ℃左右，在有CO存在的前提下，只要出现C2H4或C3H6，即可做出煤已自然发火的预报；③C2H2的出现表明煤已完全进入燃烧阶段；④C2H4/C2H6可以作为煤矿判别煤自然发火进程的标志气体指标；⑤C3H8/C2H6可以作为预测煤自然发火进程的标志气体辅助指标。自然发火标志性气体的实时监测是判断遗煤氧化自燃进程的重要手段[2-4]。青岗坪煤矿工作面回采时，回风隅角及密闭墙内常检测到CO和C2H6，为矿井防灭火工作带来严重困扰。因此，确定CO、C2H4、C2H6以及C3H8等自然发火标志性气体的来源，优化煤层自然发火预测预报标志气体指标体系，对指导矿井防灭火工作和保证安全生产具有重要意义[5-8]。

1 采空区气体来源分析

青岗坪煤矿采用综采放顶煤的采煤工艺，采空区内遗煤较多且部分顶煤无法顺利下放，遗煤与顶煤在氧化的过程中会释放出指示自然发火进程的标志性气体[9-11]。……