張瑜良

摘要：綜放工作面采空區(qū)遺煤自燃綜合防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及采煤、瓦斯與火耦合、通風(fēng)管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等諸多領(lǐng)域，是“一通三防”重要工作 內(nèi)容之一。通過(guò)對(duì)綜放工作面采空區(qū)各個(gè)時(shí)期煤自燃必備因素分析。針對(duì)性地給出各項(xiàng)防治技術(shù)及實(shí)施方法。常規(guī)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)合理搭配、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該項(xiàng)技術(shù)指導(dǎo)理論和技術(shù)實(shí)施方案已在眾多礦井得到了成功實(shí)踐，并在實(shí)現(xiàn)工作面順利回采的同時(shí)確保了礦井較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：綜放工作面;回采;遺煤自燃;綜合防滅火技術(shù)

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在原有常規(guī)技術(shù)（均壓、堵漏風(fēng)、灌漿、注情氣、噴灑 阻化劑等）基礎(chǔ)上不斷探索開(kāi)創(chuàng)了許多新的防滅火技術(shù)，目前較為成熟的 技術(shù)有凝膠、高分子復(fù)合膠體、固化泡沫、三相泡沫等。但這些防滅火技 術(shù)都不完全具有普適性，各有優(yōu)缺點(diǎn)，存在時(shí)空上的局限性。在工作面回 采過(guò)程中，采空區(qū)遺煤自燃危險(xiǎn)形勢(shì)是動(dòng)態(tài)變化的，應(yīng)根據(jù)不同時(shí)期的特 點(diǎn)，結(jié)合各項(xiàng)技術(shù)的適用條件，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、主次分明，針對(duì)性地采取綜合 防滅火技術(shù)，從而確保工作面的順利回采。

1、煤自燃理論

煤自燃是煤氧化蓄熱，煤溫達(dá)到著火點(diǎn)后著火的一種燃燒現(xiàn)象，其發(fā) 生過(guò)程是煤氧化蓄熱和環(huán)境散熱矛盾運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。煤炭自然發(fā)火過(guò)程是煤 氣復(fù)合、自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的過(guò)程，大體可分為潛伏期、自熱期和燃燒期 3 個(gè)階段。煤自燃是多因素共同作用的結(jié)果，必須同時(shí)具備 4 個(gè)條件：具有 自燃傾向性的煤呈破碎狀態(tài)堆積、連續(xù)供復(fù)、蓄熱環(huán)境、時(shí)間。采空區(qū)遺 煤自燃與浮煤厚度、含氧量、漏風(fēng)孔隙率和浮煤溫度等因素密切相關(guān)。

2、現(xiàn)有采空區(qū)遺煤自燃防治技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)防滅火技術(shù)在煤礦開(kāi)采過(guò) 程中得以應(yīng)用，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)起到了不可或缺的作用。各項(xiàng)防滅火 技術(shù)的作用機(jī)理不近相同，并且都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在綜放工作面回采 的不同時(shí)期，根據(jù)采空區(qū)的客觀形勢(shì)，辯證分析各項(xiàng)防治技術(shù)的適用條件，有的放矢地選擇實(shí)施，保證工作面在高效生產(chǎn)的同時(shí)滿足技術(shù)先進(jìn)、安全 可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求。

3、綜放工作面不同回采時(shí)期的防滅火技術(shù)

3.1 初采階段

初采階段頂板懸露較完整，變形較小，移架后僅少部分頂煤垮落，大 部分懸空不垮，工作面開(kāi)采初期難以放頂煤，從而使得開(kāi)切眼處遺煤多;綜放工作面開(kāi)切眼斷面大，受礦壓影響煤體易壓裂破碎，形成漏風(fēng)供氧和?蓄熱環(huán)境;綜放支架設(shè)備安裝時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，初采階段系統(tǒng)還處于磨合期，工作面推進(jìn)速度遲緩。

由于初采階段形成的采空區(qū)范圍比較小且壓實(shí)程度低，灌漿難以在采 空區(qū)積存而是沿阻力較小的通道流向工作面，注惰氣易隨風(fēng)流散失。此階 段切眼處煤的自燃主要由漏風(fēng)供氧決定，因此防治技術(shù)應(yīng)以堵漏為主。膠 體防滅火技術(shù)具有堵漏、降溫和固結(jié)水性能.能夠解決獎(jiǎng)液流失問(wèn)題。在工 作面上下端頭堆砌沙袋墻，然后通過(guò)插管、預(yù)埋管或鉆孔向切眼兩巷灌注 膠體，形成兩道密實(shí)的膠體隔離帶，從而有效地起到堵漏風(fēng)的作用。

3.2 順利回采期間

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)磨合之后，工作面向前推進(jìn)速度加 快，采放工藝各環(huán)節(jié)銜接合理，遺留在采空區(qū)的浮煤會(huì)相應(yīng)減少，采空區(qū) 自燃帶寬度縮小。工作面順利回采期間，在做好規(guī)律性指標(biāo)氣體檢測(cè)工作 的同時(shí)，利用廢棄的壓風(fēng)、靜壓水管預(yù)埋在采空區(qū)作為注氮、灌漿管路，有規(guī)律地向采空區(qū)注氮惰化、灌漿覆蓋降溫。

4.實(shí)例分析

4.1 綜合防滅火措施分析

為了有效遏制 1211 采空區(qū)煤層自燃，避免重大事故發(fā)生，司馬礦通風(fēng) 部通過(guò)技術(shù)研究，決定從減少采空區(qū)漏風(fēng)及遺煤量、采空區(qū)注氮以及安裝 高敏度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等幾方面入手，降低采空區(qū) CO 涌出。

1）降低采空區(qū)漏風(fēng)量;1211 工作面在回采過(guò)程中采空區(qū)漏風(fēng)主要來(lái) 自于機(jī)頭處上隅角以及間隔移架時(shí)支架間隙，司馬礦通風(fēng)部通過(guò)研究在 1211 運(yùn)輸順槽距機(jī)頭 15m 處安裝“Z”型風(fēng)障，引導(dǎo)風(fēng)量直接進(jìn)入工作面;同時(shí)工作面在過(guò)斷層期間間隔移架時(shí)在相鄰支架間隙處安裝柔性可伸縮風(fēng)障，從而降低采空區(qū)漏風(fēng)量。

2）采空區(qū)注氮;1211 工作面采用 ZH-800-98 型地面固定碳分子篩制 氮機(jī)制氮，注氮管路埋放在工作面上隅角處，采用直徑為 108mm 的鋼管作 為注氮管路且伸入采空區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度為 50m，隨著工作面推進(jìn) 50m 后開(kāi)始注氮，并埋設(shè)第二條注氮管路，當(dāng)?shù)诙l注氮管路埋入采空區(qū) 50m 后第一條注氨 管路停止注氮，并對(duì)第二條管路重新接管注氮;采空區(qū)注氮時(shí)管路出口壓 力為 0.6MPa，注氮量為 420m3/h，氮?dú)鉂舛炔坏玫陀?97%。

3）減少采空區(qū)遺煤;1211 工作面采空區(qū)遺煤主要來(lái)自于仰采過(guò) f0 斷 層期間的底煤，所以為減少采空區(qū)遺煤已調(diào)整工作面過(guò)斷層回采方法，應(yīng) 采用偽斜回采法過(guò) f0 斷層，即在過(guò)斷層前進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)面，使工作面方向與 斷層走向方向平行，然后偽斜回采至斷層帶時(shí)采用爆破法強(qiáng)行過(guò)斷層，工 作面過(guò)斷層后再次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)面，使工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，采用該方法過(guò) 斷層可有效減少采空區(qū)遺煤量。

4）安裝高敏度采空區(qū)發(fā)火監(jiān)測(cè)系統(tǒng);1211 工作面采空區(qū)原安裝的是 普通型發(fā)火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量誤差大、監(jiān)測(cè)敏度低且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)束管管路長(zhǎng)等 確定，而且整個(gè)工作面僅在上隅角處安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，數(shù)量有限;所以通過(guò) 研究決定對(duì) 1211 采空區(qū)安裝 JSG5 型煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng) 采用的是光譜技術(shù)，具有氣體預(yù)處理功能、氣體流量控制及顯示功能等，且具有能夠及時(shí)就地取樣、實(shí)時(shí)分析、結(jié)果高速上傳、監(jiān)測(cè)及時(shí)敏度高等 優(yōu)點(diǎn)，工作面共安裝三臺(tái) JSG5 型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分別安裝在 55#支架、145#支 架以及上隅角處。

4 .2 應(yīng)用效果分析

1）通過(guò)采空區(qū)安裝的 JSG 型發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，1211 工作面采取減少采空區(qū)漏風(fēng)量以及注氮措施后，采空區(qū)內(nèi) O，濃度由原來(lái) 的 16.28%減低至 5.5%，CO 平均濃度由原來(lái)的 0.0055%降低至 0.0017%，由此可見(jiàn)減少漏風(fēng)量可有效延長(zhǎng)了采空區(qū)破碎煤體氧化時(shí)間，避免采空區(qū) 火災(zāi)事故發(fā)生;注氮措施后可稀釋采空區(qū)內(nèi)氣體，但具有一定滯后作用，可起到輔助防滅火作用。

2）通過(guò)偽斜回采法過(guò)斷層時(shí)，減少了采空區(qū)遺煤量達(dá) 3700t，有效阻 止了了采空區(qū)煤體自燃事故發(fā)生，同時(shí)與傳統(tǒng)仰斜法相比，偽斜回采法過(guò) 斷層提高了工作面回采速度，平均回采進(jìn)度達(dá) 5.0m/d，回采后采空區(qū)及時(shí) 垮落，縮短了采空區(qū)內(nèi)破碎煤體氧化時(shí)間，減小了氧氣與破碎煤體接觸面 積，降低了自燃發(fā)火隱患。同時(shí)在工作面三處安裝 JSG 型高敏度發(fā)火監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)，可精準(zhǔn)對(duì)采空區(qū) CO 進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為采空區(qū)及時(shí)采取滅火措施提供實(shí) 時(shí)依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，新時(shí)期的煤礦工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)模化與智能化的發(fā)展時(shí)代，對(duì)于綜采工作的效率與安全需求相對(duì)較高，因而為了更好地滿足這種實(shí)際 生產(chǎn)需要，應(yīng)該積極的從安全風(fēng)險(xiǎn)的構(gòu)成因素著手，積極的選取與其相對(duì) 應(yīng)的防滅火技術(shù)，并借助針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)控制方案與預(yù)防性的管理控制方 案，強(qiáng)化綜采工作面的作業(yè)安全。結(jié)合以上分析可以認(rèn)識(shí)到，加強(qiáng)針對(duì)不 同防滅火技術(shù)的專題研究與應(yīng)用范疇界定，可以更好地促進(jìn)預(yù)防效果。

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