采煤工作面煤炭自燃防治技術的應用探討

＊樊建明

（山西離柳焦煤集團有限公司 山西 032300）

前言

煤炭自燃引發(fā)的火災，是我國煤礦安全生產(chǎn)工作中存在的主要災害。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國的大型煤礦礦井中，約有超過70%的礦井都存在著煤層自燃的災害。在煤礦開采工作中，一旦煤礦井下采煤工作面發(fā)生煤炭自燃災害，很大程度上會誘發(fā)礦井瓦斯爆炸等嚴重的災害事故，并產(chǎn)生大量有毒有害的氣體，從而嚴重威脅到井下礦工的生命安全，并進一步惡化自然生態(tài)環(huán)境。隨著科技的發(fā)展及管理工作水平的提升，當前我國很多煤礦開采企業(yè)根據(jù)自身的實際情況，先后研發(fā)出了凝膠防滅火、二氧化碳防滅火、氮氣防滅火以及三相泡沫防滅火等先進的防滅火技術手段[1]，極大地降低了我國百萬噸級煤礦井下煤炭自燃的發(fā)生率，但煤礦采煤工作面煤炭自燃災害的防治形勢依然不容樂觀。因此，研究采煤工作面煤炭自燃防治技術及其應用，對于促進煤礦井下安全生產(chǎn)工作具有十分重要的意義。

1.影響煤礦井下采煤工作面煤炭自燃的因素分析

采煤企業(yè)在對煤礦進行開采的過程中，經(jīng)常會遇到部分煤層具有較高自燃傾向的現(xiàn)象[2]。在實際開采過程中，一旦該煤層的溫度過高，并且發(fā)生氧化的現(xiàn)象，就會引發(fā)該采煤工作面煤炭的自燃。對其印象因素進行細細分析，大致可分為如下四種。

(1)采煤的方法

在煤炭開采的過程中，采煤企業(yè)采用的采煤方法是影響采煤工作面煤炭自燃的主要因素之一。在實際采煤作業(yè)中，采煤企業(yè)往往都采用炮采工藝，而且在采空區(qū)會殘留一定量的殘煤，這些殘煤的存在，為易燃煤層采煤工作面煤炭的自燃提供了基礎。

(2)工作面溫度

在煤炭開采的過程中，井下采煤工作面的溫度也是影響采煤工作面煤炭自燃的重要因素。在實際開采工作中，煤炭企業(yè)采用的炮采工藝雖然降低了煤炭開采工作的難度，但在放炮的過程中，會導致煤層煤體的高度破碎化，使得整體煤層接觸外界的表面積增大，這就加速了煤層表面氧化的速度。一旦在采煤過程中，采煤工作面散熱條件不達標，就會導致工作面溫度變高，進而引發(fā)采煤工作面煤炭的自燃。

(3)風速和風量

采煤工作人員在礦井下進行煤炭開采作業(yè)時，需要在礦井中的采煤工作面保持良好的通風，但在通風的過程中，風速和風量也是影響采煤工作面煤炭自燃的重要因素。因此，在通風的過程中，采煤工作面會與外界的新鮮空氣進行接觸和交換，這就會加大煤層與空氣的接觸，從而加速該采煤工作面煤層的氧化，并為其自燃提供了一定的氧氣條件。

(4)推進的速度

在煤炭開采的過程中，采煤工作人員在礦井下開采推進的速度也是影響采煤工作面煤炭自燃的主要因素。在實際的開采工作中，不同的采煤工作面開采難易程度不同，因此，采煤工作人員掘進的速度也各不相同，這就導致浮煤在采煤工作面堆放的時間及位置也會隨著發(fā)生相應的變化，這就為采煤工作面煤炭自燃的防治工作帶來了較大的困難。

2.常見的采煤工作面煤炭自燃防治技術及其應用要點分析

當前，我國眾多煤礦開采企業(yè)在長期探索中，逐漸研發(fā)出了預防性灌漿技術、充填復合凝土技術、聚氨酯隔風噴涂技術以及化學凝膠防滅火技術等幾種常用的采煤工作面煤炭自燃防治技術。其應用要點分別如下：

(1)預防性灌漿技術應用要點

預防性灌漿技術是當前我國眾多煤礦開采企業(yè)，在防治井下采煤工作面煤炭自燃問題時廣泛應用的一種技術。在具體運用中，井下作業(yè)人員大都采用分層開采的方式，針對不同的工作面，應在采空區(qū)灌入黃泥漿。而灌入工作面采空區(qū)的黃泥漿，在配置時，水與黃泥的比例應高于1:5，并且保證每天至少一個班灌漿空區(qū)，通過這樣的方式，使采空區(qū)的遺煤充分濕潤，實現(xiàn)水分包裹，從而有效防止遺煤出現(xiàn)氧化聚熱的現(xiàn)象[3]。但在具體運用中，如果操作不當，會導致工作面出現(xiàn)跑漿的情況，不利于開采作業(yè)的順利進行。因此，部分煤礦企業(yè)在實際運用中，對該項技術進行了一定的調(diào)整，采用人工插管注漿的方式，針對未存在冒頂?shù)奈恢?，借助鉆機打孔，通過機械插管的方式進行注漿。在注漿的過程中，注漿管的長度應保持3m以上。此外，在回采結(jié)束后，作業(yè)人員還應在工作面進風口的位置處設置密閉墻，實施封閉式注漿，從而有效預防工作面煤炭自燃現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)充填復合凝土技術的應用要點

在采煤工作面采煤作業(yè)進程中，針對存在的冒頂范圍大、區(qū)域長且冒頂高的位置，煤礦開采企業(yè)采用充填復合凝土的防治技術。再具體配置中，固化劑、水和黃土的比例應為1.5:5:3.5。配置好并完成充填后，大概經(jīng)過5min左右，復合凝土就會實現(xiàn)固化凝結(jié)。在具體填充的過程中，工作人員需要借助充填機械，如高壓泥漿泵，將其填充在鉆孔當中，這樣在固話凝結(jié)后，就會變成復合凝土。

(3)聚氨酯隔風噴涂技術的應用要點

聚氨酯隔風噴涂技術也是當前我國煤礦開采企業(yè)常用的一種采煤工作面煤炭自燃滅火技術。一般來說，這項技術主要是應用在封閉架頂碎煤、架后供氧通道、拆除工作面支架、進行噴涂工作面架后與架頂?shù)葧r候。而其主要的制作原材料則是阻燃劑、發(fā)泡劑、多元醇聚醚、催化劑以及異氰酸酯等。其中，異氰酸酯為獨立性材料，被譽為“黑料”，其他的原材料則被稱為“白料”。在具體調(diào)配時，只要等量混合“白料”和“黑料”即可[4]。因此，制作的工藝和過程十分簡單，制作起來幾乎不耽誤時間。而且，該涂料因為存在著發(fā)泡劑，發(fā)泡性能極強，且具有良好的黏著性，在對架縫表面進行填充時，能夠有效堵塞漏風的任何空隙，從而達到理想的效果。

(4)化學凝膠防滅火技術的應用要點

化學凝膠防滅火技術也是當前煤礦開采企業(yè)封閉堵漏，并有效降低局部高溫點常用的一項技術。其主要原料為水玻璃和碳酸氫銨，其中碳酸氫銨所占的比例大約為3%，而水玻璃占比則為3%～9%。在具體運用中，作業(yè)人員需要運用注漿泵和三通管實現(xiàn)與鉆孔的鏈接，從而實現(xiàn)防火滅的效果[5]。

3.提高采煤工作面煤炭自燃防治效果的策略

(1)合理選擇煤炭自燃防治技術

在煤炭開采工作中，煤礦開采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，首先應合理選擇煤炭自燃防治技術。在具體選擇工作中，相關煤礦開采企業(yè)應結(jié)合本礦區(qū)的實際情況，綜合分析各個技術的優(yōu)劣勢，從而選擇最適合本礦區(qū)的某一項防治技術或者將幾項防治技術進行綜合利用，從而實現(xiàn)防治效果的最佳化。

(2)制定完善的安全管理制度

在煤炭開采工作中，煤礦開采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，還應制定完善的安全管理制度。在制度制定過程中，應結(jié)合采煤工作的實際情況，綜合分析研討，制定出完善的制度，并嚴格落實，從而有效提升防治的效果。

(3)加強工作面信息技術應用

在煤炭開采工作中，煤礦開采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，還應加強信息技術的應用。具體來說，是通過設置測溫導線、溫度傳感器以及氣相色譜儀等，構(gòu)建束管監(jiān)測系統(tǒng)，對礦井下的氣體、溫度等進行全面的監(jiān)測，從而及時發(fā)現(xiàn)井下氣體和溫度發(fā)生的變化，及時采取有效的對策進行調(diào)整，從而確保采煤工作面采煤作業(yè)工作的順利進行，避免煤炭發(fā)生自燃的現(xiàn)象[6]。

(4)提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)

在煤炭開采工作中，煤礦開采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，煤炭開采企業(yè)還應盡量提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)。在具體操作中，煤礦開采企業(yè)應對井下作業(yè)人員進行完善的教育培訓，促使他們能夠按照既定的路線進行開采，先沿著工作面頂板掘進，再沿著底板掘進，加快工作面施工進度，盡量避免煤巷高冒情況的出現(xiàn)，從而有效降低不安全隱患的出現(xiàn)，確保煤炭開采工作的順利進行，避免出現(xiàn)采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象。

4.結(jié)語

綜上所述，煤礦開采過程中極易遇到采煤工作面煤炭自燃的現(xiàn)象，不僅影響到采煤工作的順利進行，更會威脅到采煤作業(yè)人員的人身生命安全。因此，煤礦企業(yè)必須重視采煤工作面煤炭自燃防治工作，結(jié)合本煤礦的實際情況，合理選擇有效的煤炭自燃防治技術，制定完善的安全管理制度，加強工作面信息技術應用，并提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)，從而確保煤碳開采工作的順利進行，確保采煤作業(yè)人員的安全。