河南能源化工集团义煤公司千秋煤矿 河南义马 472300
摘要：自然发火快速治理技术是近几年矿井防火工作者在原有防灭火技术的基础上，不断进行补充完善，利用矿井防灭火预警系统，快速判断火源点、快速控制漏风、快速设置钻场、快速施工钻孔、快速进行充填，采取行之有效的综合防火措施降低自然发火危险程度，将自然发火隐患扼杀在萌芽状态。
关键词：自然发火、快速治理、防灭火预警系统
0 引言
千秋煤矿开采煤层为容易自然发火煤层，在开采历史中，经常出现不同程度的煤层自然发火，也有因自然发火严重被迫封闭的工作面。随着煤矿防灭火技术的发展，矿井在防灭火技术方面做了大量的研究和应用，自2000年以来，矿井未再出现较大程度的自然发火隐患，从而确保了矿井安全生产。
1 工作面概况
21172综放工作面位于21区下山东翼，北邻已回采的21151工作面采空区，南邻21191工作面采空区，东邻千秋煤矿与跃进煤矿井田边界，西部为21区下山保护煤柱。工作面走向长度：下巷1465米，上巷1459米，上巷采用锚网+36U拱形支架支护，下巷采用锚网+锚索+36U拱形支架支护，工作面切眼平距184米。设计可采走向长1327米。煤层厚度2.5～12.7米，工作面有益煤厚5.9米。可采储量：204.2万吨。
开采煤层属容易自燃煤层，自然发火期1个月，最短7天。
2 快速治理技术概述
矿井防灭火预警系统监测到自然发火隐患时，快速判断火源点、快速控制漏风、快速设置钻场、快速施工钻孔、快速进行充填，采取行之有效的综合防火措施降低自然发火危险程度，将自然发火隐患扼杀在萌芽状态。
3 快速治理技术应用
2013年5月21日矿井防灭火预警系统监测到21172综放工作面出现自然发火隐患，人工测量工作面下隅角CO浓度100ppm，下巷流水道内CO浓度达到500ppm，工作面上隅角CO浓度10ppm,回风流未出现CO气体。
3.1 快速判断火源点
通过对工作面自然发火原因的分析和矿区自然发火规律的研究，快速判断火源点位置，确定自然发火危险程度，采取针对性措施。
(1)21172工作面下巷超前支护为梯形工字钢棚，使用煤袋背顶；由于矿压显现明显，为防止微震事件破坏支护，工字钢棚顶中部未使用煤袋充填，形成了工字钢棚顶部向工作面液压支架架顶的漏风通道，进而向采空区漏风供氧。
图1
图2 21172工作面通风示意图
Figure 2 21172 face ventilation schematic diagram
综上所述，确定由工作面下隅角、下部液压支架架顶、下巷流水道观察口向采空区漏风，形成了自然发火隐患。
因回采过程中，工作面下巷流水道1#观察口未进行封堵即遗入采空区内，发现自然发火隐患时，1#观察口已遗入采空区距工作面下隅角18m。工作面回风流未出现CO气体，上隅角CO气体浓度10ppm，下巷流水道CO气体浓度500ppm，判断火源点位置为下巷流水道1#观察口处，确定火源点处于氧化升温阶段。
3.2 快速控制漏风
确定火源点位置后，快速控制火源点漏风，及时封堵向火源点漏风供氧的通道，破坏自然发火的必要条件，从而遏制自然发火隐患升级。
(1)工作面下巷超前支护顶部漏风通道使用珍珠岩袋充填严实，杜绝采空区漏风，同时也可以减小微震事件对超前支护的影响。
(2)提高下隅角煤袋墙打设质量，杜绝由下隅角向采空区漏风。
(3)调节瓦斯抽放强度，降低瓦斯抽放对采空区漏风的影响。
3.3 快速设置钻场
快速在工作面下巷设置防火钻场，向自然发火隐患区域施工防火钻孔，通过充填凝胶杜绝工作面下部向采空区漏风。
(1)利用下巷硐室快速施工钻孔，钻孔覆盖火源点以上10m范围内，钻孔终孔位置在火源点顶部8-15m。
(2)在工作面切眼向外25m处开设防火钻场，钻场规格：4.5m×4m×2.8m，向工作面采空区施工防火钻孔，钻孔覆盖工作面1-20架，终孔位置在顶板以上5-18m。
3.4 快速施工钻孔
在下巷防火钻场内和工作面下隅角，使用大功率岩石钻机，配套使用一次性钻头和一次性钻杆向采空区和火源点快速施工防火钻孔，充填凝胶，控制火源点煤体氧化升温和隐患升级。
3.5 快速进行充填
防火钻孔施工完成后，利用大流量双回路立体防火系统快速向火源点充填凝胶、注浆、压注三相泡沫，封堵漏风通道，降低火源点煤体温度，遏制自然发火隐患升级。
(1)通过工作面下隅角和硐室防火钻孔向火源点附件充填凝胶，利用形成凝胶为吸热反应的特性降低火源点煤体温度，同时封堵漏风通道，破坏供氧条件，阻止高温煤体继续发生氧化反应。
(2)通过工作面下巷防火钻场防火钻孔向工作面1-20架采空区充填凝胶，封堵工作面下部漏风通道，并且随工作面回采将高温氧化煤体隔离，杜绝火源点自然发火隐患的蔓延，确保工作面安全回采。
4 快速治理效果
2013年5月21日，21172综放工作面出现自然发火隐患，通过快速判断火源点、快速控制漏风、快速设置钻场、快速施工钻孔、快速进行充填的快速治理技术应用，5月25日工作面下巷流水道、上隅角和下隅角CO气体浓度降低至0ppm，彻底消除了采空区自然发火隐患，杜绝了自然发火事故的发生，确保了工作面安全回采。
参考文献（References）：
[1] 田文华.综采工作面高温渣台下开采采空区防火抑爆技术实践与应用[J].神华科技.2010(05)
[2] 梅甫定,孙连胜,李宝健.唐公沟煤矿煤层自燃防火技术实践[J].工业安全与环保.2009(07)
[3] 盛同平,彭担任.煤矿防火注浆监测系统的远程通信[J].矿山机械.2008(21)
论文作者:李彦峰,董永利
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/10
标签：工作面论文; 采空区论文; 快速论文; 火源论文; 自然论文; 钻孔论文; 隐患论文; 《防护工程》2017年第23期论文;