摘要：煤矿井下自然发火是煤矿开采的一个主要灾害,要保证煤矿的安全生产,全面了解煤矿井下自然发火产生的原因和条件,积极采取策略,预防自然发火灾害是摆在我们当前的一个主要任务。本文结合顾北煤矿13121工作面回采期间采取的防治自然发火技术，理论联系实际,阐述了煤矿开采过程中防灭火的相应解决措施,确保煤矿安全生产。
关键词：自然发火 预测预报 影响因素
前言
我国煤炭资源丰富，是推动国民经济发展的的重要能源支柱。但是在煤矿开采过程中，事故问题频频发生。井下煤炭自然发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻则烧毁煤炭资源、重则造成人员伤亡。多年来，由于井下特殊的开采环境，难以实行有效的预防和控制煤层自然发火的措施，使得自然发火事故屡见不鲜,已成为制约煤矿发展的主要因素之一。尤其是煤层自然发火的防治与控制技术，对煤矿安全生产的意义非常重要。制定煤层防灭火技术与措施，可以提前做好相应的防治自然发工作、有效预防火灾事故发生。
一、概况
顾北煤矿南一1煤层为突出煤层，平均7.6m，采用分层开采方式。采用倾向长壁、顶板自然垮落、后退式综合机械化采煤方法，工作面回采期间采用“U”型通风。南一1煤采区的首采工作面为13121工作面，倾向长壁布置，面长205m，可采长度1049.1m。该面构造复杂，地层走向近南北。根据钻探及三维地震勘探地质资料分析，影响本工作面巷道掘进的断层主要有12条。影响较大的有FS963∠60°-70°（H=0-6m）等走向断层，FS466∠70°（H=0-15m）等倾向断层，造成丢煤。
二、自然发火危险性分析
1、开采煤层自燃倾向性
顾北矿煤层自燃倾向性为自燃，自燃倾向性等级为Ⅱ级，自然发火期为3～6个月；煤尘具有爆炸危险性。工作面煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃倾向性为自燃。
2、工作面采空区遗煤量
工作面两巷掘进期间，过断层期间丢有顶煤，其中胶带机顺槽过FS466断层，巷顶20m范围内顶煤厚达5m。1煤层采取分层开采，上分层沿1煤层顶板进行回采。1煤层厚度7.3～8.3m，平均厚度7.8m，13121工作面为上分层工作面，平均采高4.5m。采空区留有3～4m底煤。
3、工作面推进速度
工作面断层构造复杂，顶区部分区域顶板砂岩直覆、同时受底板灰岩水威胁；底区工作面再生顶板形成的不确定性，可能制约工作面推进度。
4、工作面漏风供氧分析
工作面“一面四巷”，采用一进一回的“U”通风方式，面内存在上、下顺槽底抽巷，顶区回采采用顶板走向钻孔和上隅角埋管抽采，工作面采空区漏风供氧较为充分。
工作面部分老顶砂岩直覆，平均11.6m，底区采掘期间形不成再生顶板，漏风复杂。
三、防火系统
1、灌浆管路系统
（1）在工作面回风顺槽布置13121回风顺槽布置一路DN100 灌浆管路、胶带机顺槽布置一路DN50 灌浆管路，分别向采空区预埋；以便回采期间进行随采随灌浆
（2）洒浆管路：工作面支架前后立柱之间敷设Φ25mm高压胶管（与回风顺槽DN100灌浆干管连接），每架架后设Φ10mm洒浆支管。另增设一路Φ31.5mm高压胶管（与回风顺槽DN100灌浆干管连接），每10m设一个变径三通（并安装截止阀）采用Φ19mm洒浆支管向架后、架间洒浆。
2、注氮管路系统
工作面胶带机顺槽布置一趟注氮管路，注氮管上每30m拨一路注氮支管，支管长15m，端头为1m长花眼管，支管与干管用档板控制，利用干管与支管交替由向采空区预埋。
3、光纤测温束管监测系统
在13121工作面回风顺槽布置光纤测温系统对采空区温度进行实时检测。
南一1煤采区移动泵站安装密闭空间多参数测量装置，通过布置在13121工作面回风顺槽的四路束管（三路错茬埋入采空区、一路预埋）检测采空区内的气体组分。
四、防治自然发火措施
（一）防火预测预报
1、工作面回采期间，做好防治自然发火预测预报工作。采用CO作为自然发火标志气体。在13121回风顺槽第一汇风点10～15m范围内安设CO传感器，并在13121工作面顺层钻孔、回风隅角抽采管路上安设CO传感器，实现CO连续监测。
2、每小班安排瓦斯检查员对工作面回风流、回风隅角和采空区（测点必须进入采空区或煤岩体内不少于300mm）、每10架支架架后设1个观测点进行1次CH4、CO、CO2浓度和温度检查，同时对采空区出水温度进行观测；上述地点出现CO，则对该测点相邻5架加强观测，并对出现CO的地点增加检查次数（每小班检查3次）；CO浓度超过20ppm时，每天进行取样分析。
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3、对工作面回采影响区域的的封闭墙，每周检查1次CO、CO2、O2、CH4、温度及墙内外压差。
4、通过工作面回风顺槽布置的光纤测温系统对采空区温度进行实时监测，并通过光纤将测量数据传至地面。
通过工作面回风顺槽布置的四路束管检测采空区内的气体组分。一路预埋；三路束管错茬10～15m埋入采空区，工作面每推进10～15m时，对埋入采空区最深一路束管进行掐断重新预埋。
（二）通风管理
1、加强南一1煤采区内通风设施的检修和维护，所有风门必须安设联锁装置，确保13121工作面回采期间通风系统稳定。
2、若回采期间工作面或回风隅角出现CO且有持续上升趋势，兼顾该面防火工作需要，可适当降低工作面风量，以工作面、回风流及上隅角瓦斯不超限为准。工作面增加或减少风量必须经矿总工程师同意方可进行调整。
（三）灌浆防火
1、灌浆材质：黄土。
2、灌浆参数
（1）浆液浓度：灌浆浆液的水土比不大于5:1；
（2）最低灌浆强度：84.78 m3/h；
3、灌浆方法
（1）洒浆：生产班回采期间，综采队负责洒浆工作，具体如下：
①Φ25mm管路洒浆：每次移架后，逐架向采空区洒浆；每次每架洒浆时间30s～60s。
②Φ31.5mm管路洒浆：向架后、架间进行洒浆；每个生产小班，必须对工
作面全面洒浆一次。
（2）埋管灌浆
①回风隅角埋管灌浆
预埋方法：在回风顺槽DN100灌浆干管的末端安设长度40m 的1吋半软管和长度20m 的1吋半软管各一根；采用两根软管压茬（循环）埋入采空区进行灌浆。
②切眼埋管灌浆
工作面切眼敷设一路DN50钢管（与胶带机顺槽灌浆管路连接）埋入采空区进行灌浆。
③埋管灌浆要求
回采期间，安排人员进行埋管灌浆。灌浆期间，如果工作面出水、出浆要立即停止灌浆，待停止出浆（出水）后再恢复灌浆；确保每天灌浆时间不少于2小时
（3）顶板孔灌浆
工作面采空区、回风隅角或其它测点出现CO浓度≥10ppm时，利用顶板走向钻孔连接回风顺槽灌浆管路对采空区实施灌浆；每天灌浆时间不少于2小时
（四）注氮防火
自工作面初次放顶结束至工作面收作封闭，保持向采空区连续性注氮。
1、工作面回采期间，将注氮干管与支管交替埋入采空区。
2、注氮期间，必须确保氮气源稳定可靠、氮气浓度不得小于97℅。抽采队定期进行检测、分析和整理有关记录、发现问题及时报告处理。
（五）其它安全技术措施
1、工作面回采期间，上、下隅角充填严实，以减少向采空区漏风。当采空区出现CO或瓦斯异常时，综采队必须对上、下隅角使用阻燃编织袋装碎煤矸进行充填，上隅角两刀一充，下隅角三刀后拉转载机后及时充填，已充填墙严禁拆除重复利用。
2、加强传感器的检查和维护，确保监控系统稳定可靠。。
3、工作面严格跟顶回采，严防漏顶或发生抽冒，减少采空区遗煤。
4、钻孔抽采期间，抽采管内CO达到50ppm时，停止抽采并查明原因，采取停抽、注水（注氮）等防火措施。月推进度小于40m时，工作面严格控制抽采。
5、工作面回采期间，每小班对整个工作面及架尾进行一次全面洒水；每圆班对上、下顺槽进行一次全面洒水，降低工作面温度。
五、效果与总结
综采工作面防治自然发火技术和安全生产的影响因素有很多种，但是具体采用何种技术要与实际情况相结合，不能一概而论。顾北矿13121工作面采取上述防治自然发火措施，在安全生产、经济效益方面，均取得了一定的效果，有效杜绝了煤层自然发火事故、确保了安全生产，同时解决了掘进工作面与回采工作面之间的串联通风问题。对类似的采煤工作面分层开采防灭火系统的建立具有很强的借鉴意义，为矿井安全高效生产提供有力保障、为防治自然发火技术的应用积累了经验。
作者简介
武进军（1978.8），安徽淮南人，工程师，2009年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，从事煤矿一通三防技术管理工作。
论文作者:武进军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：工作面论文; 采空区论文; 煤层论文; 自然论文; 回风论文; 管路论文; 顶板论文; 《基层建设》2019年第26期论文;