摘要：从火灾预测预报、防治煤炭自燃措施两方面阐述了乌兰木伦煤矿综合防灭火措施，结合31410综采面防灭火工作实践情况，得出了做好预测预报是防灭火工作的基础；措施有效地落实到现场是防灭火工作获得实效的前提；因地制宜，多种手段并用是防灭火成功的有效保证的主要结论。
神东煤炭集团乌兰木伦煤矿位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇境内。井田位于毛乌素沙漠边缘地带，井田地表被风积沙丘所覆盖，第四系砂层厚度5～30m，植被稀少，水土流失严重。
12煤平均埋深为103.56m，煤层厚0~7.75m，平均厚度3.75m，31煤煤层厚0.9~5m，平均厚度3.4m，煤层结构简单，较稳定。12煤和31煤煤的自燃倾向性等级鉴定为Ⅰ类容易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。
1 火灾预测预报
1.1 自然发火标志性气体
煤在自然发火过程中会表现出一定的规律性，如释放出某些气体组份、温度变化等，研究和掌握这些规律不但能把握煤自然发火的进程，指导防灭火工作的实施，而且能够更早期地对自然发火进行预测预报，做到防患于未“燃”。神东、原万利、原金烽及宁东新矿区煤层埋藏较浅。开采量大，煤层极易自然发火，60％综采面回风隅角CO超限达24一120ppm，自然发火的隐患逐步凸现。从程序升温试验测定矿区各煤层自燃指标气体可以看出：煤样在30℃一180℃的氧化过程中有规律的出现自燃指标气体。CO在30℃时开始出现，C2H4在90℃一100℃时开始出现，C2H2在130℃～140℃时开始出现，且生成量随温度的升高呈指数增加。[1] 因此乌兰木伦煤矿火灾预测标志性气体为出现C2H4、C2H2或CO超过120ppm且持续升高。
1.2 火灾预测预报系统
开采自燃煤层时，必须明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统、确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预报制度。所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自然发火指标超过或达到临界值等异常变化时，立即发出自然发火预报，采取措施进行处理。针对乌兰木伦煤矿井下生产实际布局，12煤和31煤各设置一套束管监测系统；地面设置气相色谱仪一台，人工采集气体进行分析观测；同时，井下各采空区每周对气体进行检查一次，掌握采空区CO和O2变化规律。
2 防治煤炭自燃措施
2.1 煤层自然发火危险性综合分析
煤炭的自燃能否发生除了取决于煤炭本身内存的物理、化学、力学等性质外，还与地质条件、开拓条件、通风条件等因素密切相关，采空区煤层自燃是由众多因素共同影响、相互作用的结果。乌兰木伦煤矿煤自燃火灾危险因素主要存在以下两点。
（1）邻近采空区与老采空区：受采动压力的影响，采面之间的保护煤柱可能会被压裂破碎，使得已封闭采空区和采面之间通过裂隙形成漏风通道，这种情况一方面容易造成已封闭采空区遗煤自燃，另一方面已封闭采空区如果存在CO等有毒有害气体，也会涌向正在回采的工作面，影响工作面的正常生产。这些采空区的存在如果出现煤自然发火隐患，势必会影响工作面的回采。
（2）采煤工作面上下隅角在回柱时，上巷下帮、下巷上帮塌落不实，易形成三角区漏风通道，丢下大量遗煤，为煤炭自然发火提供了物质条件。
2.2 综合防灭火措施
“预防为主、综合治理”是矿井火灾防治工作的指导方针，目前防治自燃火灾的技术主要包括堵漏、注浆、喷洒阻化剂、注惰气、注凝胶和泡沫材料等。结合乌兰木伦煤矿实际生产情况，确定选择以灌浆、注氮为主的综合防火措施。
（1）灌浆系统
灌浆防灭火就是将不燃性注浆原料（粘土、粉煤灰、矸石以及砂等固体材料）细粒化后与水按一定配比制成悬浮液（泥浆），利用静压或动压，通过钻孔或输浆管路水力输送至矿井防灭火区域，以阻止煤炭氧化或扑灭已自燃的煤体。注浆的主要作用就是隔氧与降温，即通过浆体材料包裹煤体，隔绝氧气与煤体的接触，防止煤的氧化；同时对于已自燃的煤炭降温和灭火。我矿在地面风井工业广场建设了一套ZK-40型集中注浆系统，对综采工作面开采线、停采线附近300 m进行预防性注浆，该系统具有工作集中，便于管理，人员少，效率高，占地较少和便于掌握泥浆的浓度和质量等优点。
（2）注氮系统
乌兰木伦煤矿为综采面开采，沿顶沿底回采，采空区遗煤少，单独采用注浆措施即可达到防火效果，但由于12煤层、31煤层均为易自燃煤层，在发现采空区有着火迹象后，需要采用注氮的方法对采空区进行全方位惰化，抑制采空区的氧化自燃。综合考虑乌兰木伦煤矿井下工作面实际布局情况，矿井配备2台DM-1000的移动注浆设备。
（3）其它综合防灭火措施的选择
乌兰木伦矿综采工作面防火采用以灌浆和采空区注氮为主的防灭火措施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对不同情况、不同地点还应采取以下辅助措施：针对作面回采异常时，在进回风隅角建立沙袋墙；对煤巷、联络巷、开切眼、停采线、煤柱等裂隙存在自然发火危险时，采用压注化学凝胶等方法进行局部处理；对采空区密闭加强管理，对采空区密闭进行喷浆；设置密闭隔离带，综采面每隔300米，在联巷内填黄土。
3 31410综采面防灭火措施应用
3.1 工作面概况
31410工作面位于31煤四盘区南部，北翼三大巷北侧，回顺一侧靠近31409采空区，相邻工作面留设30m隔离煤柱。为一次采全高倾斜长壁后退式全部垮落法的综合机械化采煤。工作面对应地表呈沙丘地貌，为第四系风积沙所覆盖，沙丘、沙垅发育，地表植被覆盖。工作面上覆基岩厚71～187.5m，松散层厚0～79m，松散含水层厚0～57m。工作面采用全风压“U”型通风方式，工作面配风1450m³/min。
3.2 预测预报
（1）束管监测
31煤北翼辅运大巷2200米处设置JS4束管监测系统一套，对工作面及采空区进行实时监测，工作面回采前，通过主束管延接至工作面，工作面布置3个测点：工作面1个（布置在工作面上隅角，随工作面开采而移动）；采空区2个（布置在工作面回风顺槽远离工作面侧，随工作面推进埋入采空区，2个测点间距100m）；对束管进行标记，每隔100m进行循环剪断。
加强束管监测系统日常维护和管理，凡是经过风门墙体的管缆都必须穿过线管，防止压扁；气样入口处设置过滤器；每班检查管路中设置的贮水器，及时放水，杜绝冷凝水；每旬用标气对设备进行标校。通过束管监测系统完成31410综采面的O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等气体含量实现24小时连续循环监测，经过对自然火灾标志气体的确定和分析，及时预测预报发火点的自燃进程变化。
（2）人工采样分析
采用人工采样模式对采空区气体进行分析比对，保障测点数据的准确性。每周对上隅角进行人工采样，在地面利用气相色谱仪进行分析，将分析结果和束管自动采样结果进行比对，及时维护设备；当综采工作面气体异常时每班进行采样分析，确保及时掌握气体变化趋势，做好火灾预测预报工作；发现自然发火标志气体，应加强该地点的检测，每天至少进行一次；取样前必须用取样地点气体对取气囊进行2~3次冲洗。气样采集后12小时内必须送至气样分析室进行数据分析，如超过12小时，气样应舍弃不用，重新取样，以保证分析数据准确；对于向采空区进风的采样点，使用风泵进行抽气30分钟以上进行采样。
3.3 防灭火系统
31410综采面面为俯采工作面，注浆后倒流至工作面，故在工作面采终封闭后进行注浆，回采期间主要采取移动注氮。
根据乌兰木伦煤矿周边矿井注氮研究：采空区CO含量超过100 ppm或综采面回风上隅角CO含量超过60 ppm时，才进行注氮防火；采面回采期间采空区发现遗煤氧化升温时，采取在采面进风顺槽滞后采面约50m的范围内，在联巷密闭上直接插管跟进注氮的方法，其注氮量确定为500 m3／h。[2]
31410综采面在31411运顺47联巷设置移动注氮机一套，通过密闭上预留的措施管对综采面采空区进行注氮，注氮量控制在500m3／h。注氮时时刻观测工作面温度、上隅角CO变化情况；当采煤工作面或工作面回风隅角氧气含量小于18．5％时，立刻通知停止注氮，全部人员撤到大巷并及时上报调度指挥中心；在注氮点密闭前设置、甲烷、氧气和CO传感器，作业人员随身携带便携仪；做好注氮记录，利用好束管监测分析系统，将两者数据进行比对，确定出31410综采面注氮最佳参数。
3.4 其它措施
（1）提高回采率，加快回采速度。根据工作面采空区“三带”宽度，确定工作面最小推进度，保证工作面回采速度大于最小推进度。当31410推进速度慢时，立即采取注氮措施。
（2）采取有效措施，减少漏风。推过采空区联巷施工一般防火密闭，密闭由内外墙（内墙为0.75m砖闭，外墙为1m砖闭）和黄土高分子层构成，间距为1m（两墙中间用黄土填充并夯实，顶部用高分子材料充填）；密闭施工验收完天后对密闭进行喷浆刷白处理；对通风系统进行优化，合理分配风量，降低进回风之间压差。
结束语：
1、做好预测预报，加强数据分析，掌握采空区气体变化规律，是防灭火工作的基础。
2、加强管理，确保将措施有效地落实到现场，是防灭火工作获得实效的前提。
3、必须采取综合措施开展防灭火工作，并根据现场条件及时调整，单一方法不可能取得理想效果。
参考文献：
[1] 尤文顺：神华高产高效矿井防灭火关键技术研究及应用[J]．神华科技，2009年8月，第7卷第4期：3—6．
[2] 杨俊哲 杨宏飞．注氮防灭火技术在大柳塔煤矿的应用 [C]．2003年煤炭工业总工程师论坛论文集，徐州，2003，中国矿业大学出版社：455-462．
作者简介：
梁润生（1987一），男，2010年毕业于中国矿业大学，现任神东煤炭集团乌兰木伦煤矿通风队技术员。
论文作者:梁润生
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/17
标签：采空区论文; 工作面论文; 乌兰论文; 煤层论文; 气体论文; 措施论文; 自然论文; 《基层建设》2018年第31期论文;