周效志，桑樹(shù)勛，2，3，谷德忠，于海秋，張澤文

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 低碳能源研究院，江蘇 徐州 221008；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 江蘇省煤基溫室氣體減排與資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221008；4.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；5.開(kāi)灤（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，河北 唐山 060018；6. 中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

0 引 言

CO 濃度異常在工作面回采中日益受到高度重視，特別是開(kāi)采煤層具有自然發(fā)火傾向的煤礦［1］。CO 為有害氣體，可造成人體缺氧窒息甚至死亡，因此《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：除架間、上隅角、封閉采空區(qū)等通風(fēng)條件較差的位置外，井下空氣中CO 的最高允許的體積分?jǐn)?shù)為24×10-6。 對(duì)于井下CO 的來(lái)源，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為主要在煤層自然發(fā)火過(guò)程中產(chǎn)生［2］。 隨著煤體溫度升高，煤氧化并產(chǎn)生CO 速率也相應(yīng)增加［3-4］。 近年來(lái)，部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)井下盡管存在CO 異常涌出，但并未發(fā)生煤層自燃，并通過(guò)井下氣樣組分分析、鉆孔采樣解吸、氧同位素測(cè)定等方法證實(shí)了部分煤層開(kāi)采前就有CO 賦存［5-8］。 煤層原始賦存CO 與煤化作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、圍巖封閉條件關(guān)系密切［9］。 開(kāi)采過(guò)程中，原始賦存的CO 快速釋放到采掘空間中，引起CO 濃度超限。 然而，上述情形下，煤層原始賦存CO 并引起濃度超限的觀點(diǎn)尚未達(dá)成廣泛共識(shí)。

內(nèi)蒙古串草圪旦煤礦6103、6104、6106 工作面CO 濃度超限嚴(yán)重，科學(xué)辨識(shí)井下CO 來(lái)源，查明CO濃度超限原因，可指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)與礦井通風(fēng)工作，并為火災(zāi)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)提供參考。 筆者以6103、6104、6106 工作面為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)了井下1 059 個(gè)氣樣組分測(cè)試數(shù)據(jù)，分析了采煤工作面、密閉采空區(qū)CO 濃度變化特征，提出了新的煤礦井下CO 成因劃分方案，并結(jié)合煤低溫氧化試驗(yàn)、采空區(qū)監(jiān)測(cè)及煤層“三史”模擬，確定了CO 的主、次要來(lái)源，探討了地質(zhì)與工程因素對(duì)CO 濃度超限的協(xié)同控制作用，對(duì)相似地質(zhì)、工程條件區(qū)煤礦CO 防治工作具有借鑒意義。

1 地質(zhì)與工程背景

1.1 礦區(qū)地質(zhì)條件

串草圪旦煤礦位于準(zhǔn)格爾煤田南部，構(gòu)造位置為鄂爾多斯盆地東北緣，華北地臺(tái)晚古生代聚煤盆地北緣。 區(qū)內(nèi)發(fā)育地層由老至新為：奧陶系中下統(tǒng)（O1+2）、石炭系上統(tǒng)-二疊系下統(tǒng)太原組（C2-P1t），二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）、二疊系中統(tǒng)下石盒子組（P2x）、新近系（N）、第四系（Q）。 礦區(qū)構(gòu)造形態(tài)與準(zhǔn)格爾煤田南部區(qū)域構(gòu)造形態(tài)基本一致（圖1），煤巖層產(chǎn)狀主要受近東西向老趙山梁背斜和與之相伴生的雙棗溝向斜影響，為一寬緩向斜構(gòu)造，地層走向近東西，向斜兩翼傾角1°～5°。

圖1 準(zhǔn)格爾煤田南部構(gòu)造綱要Fig.1 Structural outline of southern Junggar Coalfield

礦區(qū)內(nèi)共含煤6 層，自上而下分別為4、5、6、9上、9、9下。 其中，4、5 煤層賦存于山西組，6、9上、9、9下賦存于太原組上段。 當(dāng)前開(kāi)采的6 煤層位于太原組上部第2 巖段，地表見(jiàn)煤層露頭。 6 煤層厚度1.1～15.2 m，平均煤厚10.0 m。 6 煤層為低水分、低灰分、高揮發(fā)分的不黏煤、長(zhǎng)焰煤，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單至復(fù)雜，含夾矸0 ～6 層。 煤層頂?shù)装鍘r性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖為主。 區(qū)內(nèi)勘探鉆孔揭露的6 煤深度為71.9 ～235.1 m，平均深度136.2 m，處于CO2-N2帶。

1.2 煤礦建設(shè)與生產(chǎn)

串草圪旦煤礦采用斜井開(kāi)拓方式，已形成主、副、風(fēng)3 條斜井，均在6 煤層落平。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用中央并列式，通風(fēng)方式為機(jī)械抽出式。 6103、6104、6106 工作面均位于一水平一盤(pán)區(qū)6 煤層，自東向西依次排列，煤層平均埋深分別為125、115、100 m。 工作面采用“一進(jìn)一回”的“U”型全負(fù)壓通風(fēng)，工作面主運(yùn)巷進(jìn)風(fēng)，輔運(yùn)巷回風(fēng)。

6103 工作面煤層傾角3°～12°，平均傾角5°；煤層厚度8.7～14.2 m，平均煤厚12.7 m；煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～3 層夾矸，夾矸沉積不穩(wěn)定，巖性變化較大。 6104 工作面為左工作面，設(shè)計(jì)采高3.8 m，放煤高度9.0 m，推進(jìn)速度4 m/d。 6106 工作面煤厚12.7 m，煤層傾角約5°。

2 井下CO 濃度超限特征

2.1 井下采樣測(cè)試結(jié)果

在串草圪旦煤礦6103、6104、6106 工作面的支架間、采空區(qū)、上隅角、主輔運(yùn)巷氣體觀測(cè)孔、開(kāi)切眼、煤層底板等位置采集氣樣，測(cè)定CO 濃度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2 所示。 由圖可見(jiàn)，CO 體積分?jǐn)?shù)為0 ～1 373×10-6，其值高于24×10-6的氣樣數(shù)量占1 059個(gè)，占統(tǒng)計(jì)樣的51.3%，表明CO 體積分?jǐn)?shù)超限較嚴(yán)重。 6103 工作面483 個(gè)氣體樣品CO 體積分?jǐn)?shù)平均為56×10-6，6104 工作面319 個(gè)氣體樣品CO 體積分?jǐn)?shù)平均為39×10-6，6106 工作面257 個(gè)氣體樣品CO體積分?jǐn)?shù)平均為72×10-6，且CO 體積分?jǐn)?shù)偏高的氣樣主要采集于工作面上隅角、工作面支架、密閉采空區(qū)、主運(yùn)巷與輔運(yùn)巷氣體觀測(cè)孔。

圖2 工作面采集氣樣中CO 體積分?jǐn)?shù)變化Fig.2 Variation of CO concentration in gas samples

2.2 采煤工作面CO 濃度變化

6103 工作面回采過(guò)程中發(fā)生CO 涌出異常，上隅角CO 體積分?jǐn)?shù)最高值108×10-6，工作面及回風(fēng)流CO 最高值107×10-6。 6104 工作面初次放頂及回采期間多次出現(xiàn)CO 涌出異常，且靠近回風(fēng)巷支架、上隅角處及回風(fēng)流中CO 濃度明顯偏高（圖3）。 通過(guò)增壓通風(fēng)、地面填埋裂隙及采空區(qū)埋管注氮等措施，工作面、上隅角、回風(fēng)流CO 濃度得到控制。 當(dāng)恢復(fù)正常全負(fù)壓通風(fēng)后，6104 工作面底板CO 濃度有升高趨勢(shì)，其體積分?jǐn)?shù)最高達(dá)68×10-6。 6106 工作面因煤炭滯銷(xiāo)而停產(chǎn)時(shí)，30—50 號(hào)支架間CO 體積分?jǐn)?shù)達(dá)（50～80）×10-6；當(dāng)工作面恢復(fù)生產(chǎn)后，采取加快推進(jìn)不放煤、加大進(jìn)風(fēng)量、地表人工填埋塌陷裂縫等措施，CO 濃度仍難以有效控制，工作面中部CO 體積分?jǐn)?shù)高達(dá)（300 ～400）×10-6，束管監(jiān)測(cè)氣體組分分析發(fā)現(xiàn)烯烴，出現(xiàn)煤層自燃跡象。

2.3 密閉采空區(qū)CO 濃度變化

6104 工作面密閉采空區(qū)CO 濃度監(jiān)測(cè)過(guò)程中總體呈增加趨勢(shì)。 由于先期埋設(shè)的束管較深，重新鋪設(shè)機(jī)尾監(jiān)測(cè)束管后6104 密閉采空區(qū)采樣、監(jiān)測(cè)位置改變，導(dǎo)致所測(cè)氣樣CO 濃度存在突然下降。 鋪設(shè)機(jī)尾監(jiān)測(cè)束管后，新監(jiān)測(cè)位置氣體中CO 濃度與監(jiān)測(cè)時(shí)間呈一元線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系。 6106 工作面CO 體積分?jǐn)?shù)＞96×10-6的氣樣全部來(lái)自采空區(qū)。 與6104工作面密閉采空區(qū)相比，6106 工作面密閉采空區(qū)CO 濃度明顯偏高，體積分?jǐn)?shù)在（200 ～1 200）×10-6范圍。 連續(xù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，主運(yùn)密閉與輔運(yùn)密閉處CO濃度均快速升高，并在連續(xù)監(jiān)測(cè)40 d 后達(dá)到峰值。CO 濃度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，輔運(yùn)密閉處CO 體積分?jǐn)?shù)均高于主運(yùn)密閉，兩者差值約為300×10-6。

圖3 6104 工作面不同位置CO 體積分?jǐn)?shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.3 CO concentration in different positions of No.6104 coal mining face

3 CO 成因類(lèi)型與來(lái)源辨識(shí)

3.1 CO 成因類(lèi)型

結(jié)合煤層形成過(guò)程與井下CO 涌出來(lái)源差異，將煤礦井下CO 劃分為原生、次生及煤炭開(kāi)采氧化自燃3 種成因類(lèi)型。 原生CO 主要依靠微生物對(duì)成煤有機(jī)物分解作用及溫度、壓力影響下的煤化作用產(chǎn)生［9］；次生CO 生成受成煤期后構(gòu)造抬升氧化、地下水或微生物活動(dòng)的共同影響；煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 生成于礦井通風(fēng)、煤巖切割過(guò)程，包括采空區(qū)漏風(fēng)氧化自燃?xì)?、地表采?dòng)裂隙漏風(fēng)氧化自燃?xì)狻⒉煽諈^(qū)殘煤漏風(fēng)氧化自燃?xì)獾龋ū?）。

當(dāng)煤礦井下CO 濃度超限時(shí)，應(yīng)基于原生、次生、煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 賦存及涌出特征，結(jié)合井下煤巖體、工作面及采空區(qū)監(jiān)測(cè)，盡快查明CO 來(lái)源及異常涌出原因，進(jìn)而評(píng)估煤層自燃的風(fēng)險(xiǎn)，避免因非自燃因素產(chǎn)生CO 的疊加影響導(dǎo)致煤層自燃誤報(bào)。 此外，查明井下CO 的成因類(lèi)型，區(qū)分CO 濃度超限為自燃跡象或非自燃跡象，也可為采取針對(duì)性的CO 防治措施提供依據(jù)。

表1 煤礦井下CO 成因類(lèi)型劃分Table 1 Classification of CO types in coal mine

3.2 井下CO 來(lái)源辨識(shí)

3.2.1 CO 主要來(lái)源

基于煤中CO 成因類(lèi)型劃分，結(jié)合井下氣體組分測(cè)試、煤低溫氧化試驗(yàn)與密閉采空區(qū)CO 濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，認(rèn)為串草圪旦煤礦井下CO 主要來(lái)源于煤炭開(kāi)采所引起的煤層氧化自燃，且主要為工作面煤壁通風(fēng)氧化自燃?xì)夂偷乇聿蓜?dòng)裂隙漏風(fēng)氧化自燃?xì)狻?理由如下：

1）井下氣體中CO 濃度與O2、N2、CH4濃度存在較好的相關(guān)性。 以O(shè)2為例，O2濃度與CO 濃度總體呈線(xiàn)性負(fù)相關(guān)關(guān)系，其包絡(luò)線(xiàn)呈三角形（圖4）。 當(dāng)O2體積分?jǐn)?shù)＞14%或＜2%時(shí)，CO 濃度相對(duì)較低。 分析認(rèn)為，O2體積分?jǐn)?shù)＜2%，不能支撐煤與氧發(fā)生反應(yīng)，煤低溫氧化產(chǎn)生CO 減少［11］；O2體積分?jǐn)?shù)＞14%，表明工作面通風(fēng)條件好，煤氧化產(chǎn)生的CO 被風(fēng)流稀釋?zhuān)划?dāng)O2體積分?jǐn)?shù)為2%～14%時(shí)，煤被氧化產(chǎn)生大量CO，且在風(fēng)流速度慢或漏風(fēng)條件下形成CO 積聚，導(dǎo)致CO 濃度超限。

圖4 井下工作面采集氣樣中O2與CO 濃度相關(guān)性Fig.4 Correlation between O2 and CO concentration in underground mining face

2）煤低溫氧化試驗(yàn)與密閉采空區(qū)監(jiān)測(cè)CO 濃度變化具有高度相似性（圖5）。 6104 工作面煤樣低溫氧化試驗(yàn)密閉容器中CO 濃度與氧化時(shí)間，6104工作面密閉采空區(qū)CO 濃度與監(jiān)測(cè)時(shí)間均呈顯著的一元線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2＞0.94。 低溫氧化模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)和井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高度吻合，表明采空區(qū)CO 產(chǎn)生與積聚過(guò)程與密閉環(huán)境下煤低溫氧化關(guān)系密切。

圖5 煤低溫氧化試驗(yàn)與密閉采空區(qū)監(jiān)測(cè)CO 濃度變化Fig.5 CO concentration changes by low temperature oxidation and closed goaf monitoring

3.2.2 井下CO 次要來(lái)源

6104 工作面未受采動(dòng)影響區(qū)鉆孔法氣體采樣測(cè)試發(fā)現(xiàn)：氣樣中CO 體積分?jǐn)?shù)為（5 ～15）×10-6，平均9×10-6，表明煤層中原始賦存一定的CO，且主要以游離態(tài)賦存于煤層底板砂巖及裂隙中。 結(jié)合該礦區(qū)地質(zhì)勘探及多位學(xué)者的研究成果，確定模擬所需剝蝕時(shí)限及厚度［12］、大地?zé)崃髦底兓?3-14］、古水深［15-17］等參數(shù)，利用PetroMod1D 對(duì)6 煤沉積埋藏史、受熱史、有機(jī)質(zhì)成熟史進(jìn)行模擬，結(jié)果表明：區(qū)域沉積演化過(guò)程可劃分C2-T3、J1-J2-3、K1、K3-Q 四個(gè)階段。 早白堊世快速埋藏條件下，上古生界最大埋深達(dá)1 700 m，煤層所經(jīng)歷的最高地溫達(dá)80 ～90 ℃，烴源巖鏡質(zhì)體反射率Ro大于0.5%，進(jìn)入生烴門(mén)限；晚白堊世至今，礦區(qū)處于持續(xù)隆升狀態(tài)，導(dǎo)致部分二疊系及上覆地層被大幅度剝蝕，煤層埋藏變淺或于地表露頭（圖6）。

圖6 煤層沉積埋藏與熱演化史Fig.6 Coal seam deposition and thermal evolution history

綜合上述模擬結(jié)果：白堊紀(jì)之前，煤層埋藏淺且熱演化程度低，盡管可能產(chǎn)生原生CO，但在長(zhǎng)期淺埋藏條件下難以保存。 次生CO 主要生成于晚白堊世構(gòu)造抬升后煤中有機(jī)質(zhì)的氧化，成因類(lèi)型上屬于“天然氧化自燃?xì)狻薄?特別是在壓性逆斷層帶附近，更有利于“天然氧化自燃?xì)狻钡纳膳c保存［9］；次生CO 在采動(dòng)影響下快速擴(kuò)散至工作面，對(duì)CO 濃度超限具有一定影響。 在通風(fēng)條件良好時(shí)，次生CO 被快速稀釋?zhuān)?8］；但當(dāng)局部通風(fēng)條件變差時(shí)，次生CO與煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 疊加，可引起CO 濃度超限。

4 CO 濃度超限原因與防治措施

4.1 CO 濃度超限的地質(zhì)原因

4.1.1 開(kāi)采煤層埋藏淺

礦區(qū)6 煤頂板主要為砂巖、泥頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖，頂部為厚度10 ～58 m 的第四系黃土層，基巖巖性以中硬巖石類(lèi)型為主。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算中硬覆巖裂縫帶發(fā)育高度，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同采高下中硬類(lèi)型覆巖裂縫帶發(fā)育高度Table 2 Height of fracture zone in medium hard overburden under different mining heights

6103、6104、6106 工作面采高10 ～13 m，6 煤埋深僅60～150 m，計(jì)算覆巖裂縫帶發(fā)育高度接近或超過(guò)上覆基巖厚度。 此外，由于地表受雨水沖刷表土層流失，巖壁陡峭，采煤過(guò)程中可在工作面上方地表觀察到較多的采動(dòng)裂縫。 裂縫產(chǎn)生時(shí)，先是張開(kāi)一條細(xì)細(xì)的弧狀縫隙，長(zhǎng)為5 ～8 m，間距8 ～15 m；而后，裂縫張口寬度逐漸增大，長(zhǎng)度也逐漸延伸。 地表采動(dòng)裂縫發(fā)育，一方面會(huì)使大氣沿采動(dòng)裂縫進(jìn)入采空區(qū)，導(dǎo)致煤低溫氧化產(chǎn)生大量CO；另一方面，裂縫和工作面導(dǎo)通也會(huì)加劇工作面漏風(fēng)，引起煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 與次生CO 積聚、超限。

4.1.2 逆斷層封存作用

礦區(qū)內(nèi)雖未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模斷層，但煤礦生產(chǎn)中揭露了39 條小斷層，其中18 條為逆斷層。 由于逆斷層對(duì)煤層及井底板中賦存的氣體具有良好的封存作用，使逆斷層附近具備次生CO 生成與保存條件。煤礦生產(chǎn)中，逆斷層附近監(jiān)測(cè)表明：氣體中CO 體積分?jǐn)?shù)顯著高于常規(guī)構(gòu)造位置，最高可達(dá)261×10-6，表明逆斷層封閉作用是局部CO 濃度超限的重要原因。

4.1.3 煤變質(zhì)程度較低

煤變質(zhì)程度高低直接決定其氧化能力的強(qiáng)弱。低變質(zhì)程度煤與氧結(jié)合的能力最強(qiáng)，更易于發(fā)生低溫氧化反應(yīng)，產(chǎn)生更多的CO［2］。 串草圪旦煤礦6 煤為較低變質(zhì)程度的不黏煤、長(zhǎng)焰煤，鑒定為具有自燃傾向，屬于Ⅰ級(jí)容易自燃煤層，因此為常溫條件下煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 的形成創(chuàng)造了條件。

4.2 CO 濃度超限的工程原因

4.2.1 工作面長(zhǎng)度過(guò)大

6103、6104、6106 工作面長(zhǎng)度分別為148、148、127 m，連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度分別為1 809、2 019、767 m。結(jié)合實(shí)際采煤推進(jìn)速度與通風(fēng)效果來(lái)看，工作面長(zhǎng)度與連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度過(guò)大，是導(dǎo)致CO 濃度超限的重要原因：①工作面長(zhǎng)度過(guò)大，降低了回采推進(jìn)速度，增加了采空區(qū)遺煤的氧化時(shí)間及CO 生成量［19］；②工作面長(zhǎng)度過(guò)大，導(dǎo)致負(fù)壓通風(fēng)條件下進(jìn)回風(fēng)巷的壓力差增大，采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量及氧化帶寬度也相應(yīng)增加，為采空區(qū)遺煤低溫氧化提供了有利條件［20］；③工作面連續(xù)推進(jìn)長(zhǎng)度過(guò)大，拉長(zhǎng)了工作面回采時(shí)間，導(dǎo)致回采中后期地表裂縫大量發(fā)育，加劇了空氣進(jìn)入采空區(qū)導(dǎo)致遺煤氧化及地表裂縫漏風(fēng)（圖7）。

圖7 6104 工作面地表漏風(fēng)強(qiáng)度與上隅角CO 濃度關(guān)系Fig.7 Relationship between air leakage and CO concentration in upper corner of No.6104 coal mining face

4.2.2 通風(fēng)方式不合理

串草圪旦煤礦為典型的淺埋藏、大采高礦井，工作面回采中地表塌陷所形成的采動(dòng)裂隙造成漏風(fēng)，使井下通風(fēng)狀況出現(xiàn)異常。 特別是在工作面負(fù)壓通風(fēng)方式下，部分地表裂縫與覆巖裂縫貫通造成地表空氣進(jìn)入工作面，引起工作面通風(fēng)紊亂，導(dǎo)致局部因通風(fēng)條件差而形成CO 積聚。 后期采用均壓通風(fēng)技術(shù)后，實(shí)踐證明能夠有效控制地表裂縫漏風(fēng)及局部CO 積聚，并將上隅角CO 體積分?jǐn)?shù)控制在24×10-6之內(nèi)。

4.3 CO 濃度超限的防治措施

結(jié)合CO 來(lái)源與超限原因的分析，串草圪旦煤礦井下CO 濃度超限防治，首先需深入研究礦區(qū)范圍內(nèi)次生CO 賦存規(guī)律，合理評(píng)價(jià)次生CO 賦存對(duì)其濃度超限的區(qū)域性影響，并在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域采取針對(duì)性的CO 監(jiān)測(cè)與防控措施；其次，應(yīng)及時(shí)清理遺煤、煤塵防止其快速氧化，添加阻化劑對(duì)遺煤進(jìn)行惰化處理，定期檢查并處理密閉采空區(qū)漏風(fēng)情況；再次，向采空區(qū)內(nèi)注氮、注膠、注漿、注三相泡沫以減少漏風(fēng)量，對(duì)采空區(qū)之上地表采動(dòng)裂隙進(jìn)行填埋處理，抑制煤炭開(kāi)采過(guò)程中氧化自燃CO 的產(chǎn)生；最后，結(jié)合局部安裝通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行增壓、均壓通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)井下CO 濃度超限的工程控制。

5 結(jié) 論

1）串草圪旦煤礦井下CO 體積分?jǐn)?shù)為0～1 373×10-6，高于24×10-6的氣樣數(shù)量占統(tǒng)計(jì)氣樣的51.3%，表明CO 濃度超限問(wèn)題嚴(yán)重。 井下CO 濃度超限主要在工作面上隅角、工作面支架、密閉采空區(qū)、主運(yùn)巷與輔運(yùn)巷氣體觀測(cè)孔等通風(fēng)條件較差的位置。

2）根據(jù)CO 形成過(guò)程與成因類(lèi)型差異，煤礦井下CO 可劃分為原生、次生和煤炭開(kāi)采氧化自燃CO三類(lèi)。 串草圪旦煤礦井下CO 主要來(lái)源于煤炭開(kāi)采所引起的煤層氧化自燃，逆斷層附近煤層及底板中賦存煤天然氧化而產(chǎn)生的次生CO，原生CO 大量保存的可能性較低。

3）開(kāi)采煤層埋藏淺、逆斷層發(fā)育及煤變質(zhì)程度低是CO 濃度超限的地質(zhì)原因；工作面長(zhǎng)度過(guò)大，通風(fēng)方式不合理是CO 濃度超限的工程原因。 地質(zhì)與工程因素協(xié)同作用下，煤炭開(kāi)采氧化自燃CO 與次生CO 疊加涌出，并在風(fēng)流速度低的位置積聚，引起井下CO 濃度超限。