神华神东煤炭集团上湾煤矿 内蒙古自治区 鄂尔多斯市 010321
摘要：在煤炭开采过程中，自燃发火伴随着煤炭开采整个过程，是自然界发生的一种客观存在的现象。某公司某煤矿所采煤层为12煤和22煤，12煤为主开采层，该层是近水平煤层。以半亮煤和半暗煤型煤为主，煤炭自燃发火期最短21天，属自燃煤层，近几年来矿井采用了多种先进的煤炭自燃防治技术，煤炭发火率明显下降，效果显著。
关键词：采煤工作面；煤炭自燃；防治技术；应用
1自然发火危险因素分析
根据采煤工作面自身特点，结合工作实践，分析12301工作面自然发火因素有以下几点:1)采煤工作面回收率低。工作面开采属于厚煤层开采，采用综采一次性采煤工艺，回采后残留浮煤量大，顶板冒落下的矸石虽较破碎，但未压实，采空区有漏风渗入会增加遗煤与氧接触氧化机会。2)工作面漏风隐患点多。12301面位于煤田边界，整个工作面位于小窑破坏的区域内，回风巷共揭露小窑巷道及采空区共26处，且揭露巷道交错复杂无规律，漏风通道为松散煤体自然发火提供良好环境，增加煤自然发火风险。3)采煤工作面煤质及顶板较松散破碎。工作面煤体松散，顶板破碎，导致回采速度相对较慢，使得遗煤与漏风氧接触氧化时间延长，易引发煤自然发火。4)上分层在开采过程中，上分层遗煤已经经过一次氧化，煤体活化能增强，耗氧速率及放热强度等均增加，着火点温度降低，回采下层煤时，与氧再次接触更容易自然发火。
2监测预测预报
综合防灭火技术中重要的一个环节就是对所有可能自燃地点进行可靠的监测监控、取样化验，以此进行煤自燃的预测预报。为对工作面进行可靠监测，采用人工检测、束管监测相结合的监测预报手段。1)人工检测。由于掘进期间两巷揭露的旧巷及采空区较多，隐患点、不易监测点多，因此在矿井井下检测系统的基础上，增设专职防灭火检查员巡检，加强对重点隐蔽防火区进行取样检测检查，利用加长金属杆对架间风流温度、气体成分的监测以及重点冒落漏风隐患区的温度、气体成分的监测，正常每班巡检1次，每周取样化验分析1次，并增加观测检查次数。2）自然发火是煤氧复合发生反应的结果，只有把氧气浓度C与浮煤厚度h分布相结合，才能正确反应综放采空区浮煤的自燃状态。具体划分办法有以下3种。1）散热带。综放采空区散热带是指具备充足的供氧条件但不具备蓄热条件的区域，或者具备充足的供氧条件但浮煤厚度h小于极限厚度hmin或没有浮煤的区域。氧化升温带是指具备充足的供氧条件和良好的蓄热条件，煤自燃产生的热量只有部分被带走，所剩热量能维持煤继续氧化升温的区域。2）窒息带。窒息带是指由于不具备维持煤继续自燃升温的供氧条件，煤氧化反应减缓或停止的区域。3)束管监测。沿工作面进风巷采空区预埋三路d8mm的束管监测探头，探头间隔采空区和上隅角监测点气体进行监测，并取样分析监测点处CO、H2、CH4、C2H2等指标气体的种类及浓度变化，及时掌握采空区气体变化情况，为采取防灭火措施提供第一手资料。
3采煤工作面煤炭自燃防治技术
该公司某矿近几年来矿井采用了多种先进的煤炭自燃防治技术，煤炭发火率明显下降，效果显著。
3.1煤炭自燃阻化技术
该技术采用的方法主要有汽雾阻化、喷洒阻化剂、插管注水等。汽雾阻化系统有115m3储液箱、WH-2型喷雾器、PB-100/55型喷雾泵及高压软管等，选用阻化剂为CaCl2、MgCl2等，保证阻化剂溶液浓度在20%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在平板矿车上安装喷雾泵，如此能够确保其随着工作面推进而平稳移动，在工作面进风隅角及工作面中部安装喷雾器。喷洒阻化剂适用于易自燃煤层回采的开始及结束线50m范围内。喷洒设备主要包括管路、喷枪、喷洒泵、阻化剂容器等，参考遗煤的吸药量、丢失煤量等因素决定最终的喷洒量。插管注水是指在正在氧化的煤体中插注水管定期注入压力水，以阻止煤炭继续氧化。观察分析松动、氧化煤体的范围、程度决定最终注水管的数量、注水量。在12301工作面过上覆采空区煤柱时支架上方出现煤炭自燃征兆时，采取此法阻止了煤炭继续氧化，确保生产安全。
3.2防火堵漏技术
防火堵漏技术主要包括双墙夹心注浆法、随采随注浆法、悬挂挡风帘法、隅角垛沙袋法、地表堵漏法等。双墙夹心注浆就是先在采空区封闭处建好一道墙（内墙），另一道墙（外墙）留设注浆管，利用注浆泵将泥浆打入两道密闭墙中间进行充填。该矿对于废弃的采区及巷道的密闭，均采用此法来防火。随采随注浆法是指随工作面的推进及时在采空区埋管注浆，能够有效的对于防止采空区煤炭自燃效果显著。自2000年以来，该矿一直对已采工作面采用此法注浆灭火。悬挂挡风帘法是指将通向采空区的漏风通道采用悬挂挡风帘的方法堵住漏风。该方法能够有效阻止工作面进风流大量扩散到采空区，比如12301工作面回采过程中，将随液压支架的前移而移动的挡风帘悬挂在进风隅角处工作面支架与煤壁间，取得了良好的效果。隅角垛沙袋法是指在工作面回风隅角垛一道沙袋墙，以后沿工作面每隔30m施工一道同样的沙袋墙，以减少采空区有害气体的溢出。地表堵漏法是指通过人工或机械对工作面采空区地表塌陷区进行回填，封堵地表与采空区间漏风通道，减少地表裂隙漏风。
3.3均压防火技术
均压技术是指采用通风技术措施，调节漏风风路两端的风压差，使之减小或趋于零，使漏风降至最小，从而抑制控制区内煤层的自燃，抑制封闭火区的火势发展，加速熄灭。包括改变通风系统、调节风门均压、利用并联风路及两种或两种以上方法的联合均压等方式。安设调节风门是最常见的均压技术方法，它通常和其它有效的防火措施一起被用于22102工作面煤炭自燃状况中，能够有效降低工作面压差，效果良好，因此应用广泛。利用并联风路均压指利用并联网路降低通风压差的方法。改变通风系统均压是指通过调整矿井通风系统来提高漏风点回风侧风压的方法。联合均压一般在单独采用一种均压方法效果不明显时应用。
3.4防止煤炭自燃的开采技术
基于防火开采的目的，某公司某矿采用了以下措施：①加快工作面回采进度；②回采工作面结束后在45天内封闭；③沿顶沿底开采，保证顶煤厚度不超过300mm；④开拓巷道及采区上山布置在岩层中；⑤确保掘进工程质量，不在工作面充填任何异物，尽量避免煤巷高冒。若出现高冒情况，应采取必要的应对措施，对其加以固定，尽量降低不安全隐患。
4效果分析
1)通过在掘进回采期间采取堵漏风措施，有效减少了漏风通道，在回采期间自上下隅角吊挂挡风帘，有效减少了采空区漏风量，降低了煤的自然发火。2)采用人工循环监测与束管监测相结合的方法，实现了对难以进行气体检测的重点隐患区进行监测，为早期发现自然发火危险提供基础。3)通过采取预防性注氮、喷洒阻化剂等防灭火措施，使采空区氧化带范围内氧浓度保持在5%以下，有效预防了12301工作面采空区遗煤的自燃。并在工作面回采期间取得工作面CO气体浓度没有一次超过《煤矿安全规程》规定的良好效果。
5结论
煤层防灭火工作体系是相对复杂的工程，必需采取预防为主，综合治理的技术理念，才能保障矿井的安全生产。通过分析西露天煤矿煤层赋存特点及煤层自燃影响因素，采取上述综合性的煤炭自燃火灾预防措施，有效预防了工作面煤炭自然发火，确保了工作面的安全回采，为后序回采煤层回采防灭火工作积累了一定的经验。
参考文献
[1]邓军，马威，张辛亥，等．复采工作面采空区浮煤自燃火灾的治理[J]．煤炭科学技术，2010，38(2):43－45．
[2]康希武．综合防灭火技术在老窑复采中的应用[J]．矿业安全与环保，2002，29(6):26－27．
论文作者:翟春宝
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/19
标签：工作面论文; 采空区论文; 煤炭论文; 煤层论文; 是指论文; 技术论文; 自然论文; 《防护工程》2017年第11期论文;