厚煤層工作面停采期間自然發(fā)火的防治技術(shù)

摘 要：具有自燃傾向性的厚煤層，其工作面在停采過程中極易出現(xiàn)煤層自然發(fā)火隱患。針對出現(xiàn)煤層自然發(fā)火隱患的問題，提出并實施采空區(qū)灌漿、注氮，工作面支架后冒落裂隙注MEA新型凝膠，局部高冒處注羅克休高分子材料的綜合防滅火技術(shù)，消除了厚煤層工作面停采期間的自然發(fā)火隱患，確保了易燃煤層采煤工作面的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：易燃煤層；采煤工作面；自然發(fā)火隱患；綜合防滅火技術(shù)

1、工作面概況

安徽淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦是一座設(shè)計年產(chǎn)量為300萬噸的大型現(xiàn)代化礦井，該礦煤層自然發(fā)火期均為3～6月，為一級自然發(fā)火礦井。

2631（3）走向長壁采煤工作面位于礦井西三采區(qū)，工作面標(biāo)高-569.7～-599.5m，工作面走向長度827m，傾斜長度189m，煤層產(chǎn)狀較平緩，煤層傾角8°～11°，地質(zhì)構(gòu)造較簡單。工作面沿走向由西向東煤層原始瓦斯含量逐漸增大，為6.9～10.3m3/t，回采期間相對瓦斯涌出量為26～32.8m3/min，工作面采用高抽巷和本煤層順層鉆孔抽采，抽采量20～27.5m3/min。煤塵具有危險性，爆炸指數(shù)37.7-46.3%。該面上風(fēng)巷與2621（3）采空區(qū)之間留有3m煤柱，通風(fēng)方式為“U”型上行負(fù)壓通風(fēng)，工作面正?；夭善陂g風(fēng)量1430m3/min，停采期間控制在風(fēng)量800m3/min。工作面布置如（圖一）所示。

該面停采期間在采空區(qū)測出CO氣體，其中96架測點CO濃度達(dá)到了130ppm，上隅角和60架測點濃度達(dá)到40ppm，但整個工作面及回風(fēng)流沒有煙霧和CO氣體。上述征兆表明工作面采空區(qū)已存在自然發(fā)火隱患。

2、自然發(fā)火隱患點位置判定及原因分析

準(zhǔn)確判定自然發(fā)火隱患點位置，是有效，快速消除的關(guān)鍵。自然發(fā)火隱患出現(xiàn)后，根據(jù)CO氣體涌出特征、采空區(qū)漏風(fēng)特征及近段工作面生產(chǎn)狀況等對隱患點位置進(jìn)行綜合分析、判定。

根據(jù)該工作面60架出現(xiàn)CO氣體，且96架CO氣體濃度明顯高于其兩側(cè)，結(jié)合采空區(qū)漏風(fēng)軌跡、CO氣體擴散運動規(guī)律、工作面96架地質(zhì)構(gòu)造情況，初步判定為工作面下半部局部架后采空區(qū)遺煤出現(xiàn)自燃隱患。

造成自然發(fā)火隱患的原因除煤層自身具有極易自燃的特性外，主要是因為工作面回采時，架后頂煤塌落，疏松程度增大，觸氧面和吸氧條件由弱變強，氧化速率加快后釋放的熱量積聚。工作面正常推進(jìn)時，采空區(qū)遺煤未來得及充分氧化就被埋入窒息帶中，一旦工作面停采，正常蓄熱環(huán)境遭到破壞，碎煤氧化速率加快后釋放的熱量將越積越多，最終產(chǎn)生自然發(fā)火隱患點。另外，由于工作面停采時，現(xiàn)場上下風(fēng)巷作業(yè)影響既定預(yù)防措施的正常實施，也是導(dǎo)致隱患產(chǎn)生的原因之一。

3、治理措施

1）采空區(qū)注氮惰化。根據(jù)采空區(qū)采空區(qū)漏風(fēng)軌跡，利用下隅角預(yù)埋的兩路Φ100mm鐵管向采空區(qū)連續(xù)進(jìn)行注氮，稀釋采空區(qū)漏風(fēng)中的氧氣，削弱氧化能力。

2）采空區(qū)灌黃土泥漿。從上風(fēng)巷預(yù)埋的兩路灌漿管路向采空區(qū)灌注從地面灌漿站輸送的黃土泥漿（泥漿水土比保持在6：1左右），利用泥漿的流動性和粘滯性充填采空區(qū)空隙，包裹采空區(qū)遺煤，破壞采空區(qū)供氧環(huán)境。為防止影響工作面拆架安裝，采空區(qū)灌黃土泥漿期間，安排人員在對工作面出漿情況進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)工作面下部出水量大、出漿時，立即停灌，待下部出水量減小后，再次進(jìn)行灌漿。

3）利用MEA封堵工作面架后裂隙。工作面架后裂隙是采空區(qū)主漏風(fēng)通道之一。對全工作面架后裂隙封堵，可有效減小采空區(qū)漏風(fēng)量，遏制隱患蔓延發(fā)展，為快速消除隱患點提供條件。MEA凝膠較傳統(tǒng)凝膠具有附著性強、用量小、運輸方便、不產(chǎn)生氨氣、不脫水、形成的焦化層性能優(yōu)良、保持時間長等優(yōu)點。封堵時，按照“空間分層、全面充填”的方式，從后部鏈板機位置向采空區(qū)布置鉆孔，每個架檔2個，每個3～5m，呈上、下布置，鉆孔下管均采用Φ40mm的鋼管。封好孔后，注MEA凝膠對裂隙進(jìn)行封堵，切斷漏風(fēng)供氧通道。注MEA凝膠時，以附近裂隙出膠為準(zhǔn)。

4）使用羅克休充填封堵工作面高冒空間。羅克休高分子材料具有高倍膨脹，快速固化的特點。頂部冒頂空間用羅克休高分子材料進(jìn)行充填，確保充實填滿，減少頂部漏風(fēng)量。

5）調(diào)整抽采系統(tǒng)，控制抽采量。該面采用高抽巷和本煤層順層鉆孔抽采瓦斯，發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火隱患后，高抽巷嚴(yán)格控制抽采量，以減少采空區(qū)漏風(fēng)。抽采系統(tǒng)調(diào)整時，為防止工作面及回風(fēng)流瓦斯超限，采取逐步控制措施，保證工作面及回流瓦斯小于0.6%。

6）穩(wěn)定工作面通風(fēng)系統(tǒng)。保持穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)是準(zhǔn)確分析、掌握各項防火工程的有效性、火患發(fā)展變化勢態(tài)和均壓穩(wěn)定程度的基礎(chǔ)。因此，整個滅火期間，安排專人看管相關(guān)風(fēng)門。

4、結(jié)束語

消除采空區(qū)自然發(fā)火隱患時，應(yīng)做到以下幾點：

1）要有專職人員及時檢查采空區(qū)上隅角、工作面架檔、高冒點的一氧化碳、瓦斯、二氧化碳、溫度等有害氣體的檢查，做好預(yù)測預(yù)報工作。

2）應(yīng)先根據(jù)CO氣體涌出的外部征兆，結(jié)合工作面的情況和收集、統(tǒng)計的自燃隱患資料，判定出火點位置后，有的放矢。

3）消除采空區(qū)自然發(fā)火隱患要盡量使用綜合性措施，上風(fēng)巷灌漿，下風(fēng)巷注氮，工作面注MEA，高冒處注羅克休，同時要合理調(diào)整通風(fēng)和抽采系統(tǒng)，更有效地防治采空區(qū)發(fā)火。

4）實施各項措施時，要分清其作用程度、針對性等，有條不紊的嚴(yán)格落實，充分發(fā)揮綜合治理效果，是能夠有效、快速滅火的。

5）明確整體工作思路，加強各方面的管理監(jiān)督，尤其是現(xiàn)場組織配合十分重要。

6）處理自然發(fā)火隱患時，要留好安全出口，認(rèn)真制定好應(yīng)急預(yù)案。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王省身，張國樞.礦井火災(zāi)防治.北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1990.

[2] 鄧軍等. 國內(nèi)外煤炭自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)綜述， 西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報， 1999，12

作者簡介：李燕青（1978-4-10），男，漢族，山西壽陽人，工程師，1999年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，現(xiàn)在淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦從事一通三防工作。