＊樊建明

（山西離柳焦煤集團(tuán)有限公司 山西 032300）

前言

煤炭自燃引發(fā)的火災(zāi)，是我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)工作中存在的主要災(zāi)害。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的大型煤礦礦井中，約有超過(guò)70%的礦井都存在著煤層自燃的災(zāi)害。在煤礦開(kāi)采工作中，一旦煤礦井下采煤工作面發(fā)生煤炭自燃災(zāi)害，很大程度上會(huì)誘發(fā)礦井瓦斯爆炸等嚴(yán)重的災(zāi)害事故，并產(chǎn)生大量有毒有害的氣體，從而嚴(yán)重威脅到井下礦工的生命安全，并進(jìn)一步惡化自然生態(tài)環(huán)境。隨著科技的發(fā)展及管理工作水平的提升，當(dāng)前我國(guó)很多煤礦開(kāi)采企業(yè)根據(jù)自身的實(shí)際情況，先后研發(fā)出了凝膠防滅火、二氧化碳防滅火、氮?dú)夥罍缁鹨约叭嗯菽罍缁鸬认冗M(jìn)的防滅火技術(shù)手段[1]，極大地降低了我國(guó)百萬(wàn)噸級(jí)煤礦井下煤炭自燃的發(fā)生率，但煤礦采煤工作面煤炭自燃災(zāi)害的防治形勢(shì)依然不容樂(lè)觀。因此，研究采煤工作面煤炭自燃防治技術(shù)及其應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)煤礦井下安全生產(chǎn)工作具有十分重要的意義。

1.影響煤礦井下采煤工作面煤炭自燃的因素分析

采煤企業(yè)在對(duì)煤礦進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到部分煤層具有較高自燃傾向的現(xiàn)象[2]。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，一旦該煤層的溫度過(guò)高，并且發(fā)生氧化的現(xiàn)象，就會(huì)引發(fā)該采煤工作面煤炭的自燃。對(duì)其印象因素進(jìn)行細(xì)細(xì)分析，大致可分為如下四種。

(1)采煤的方法

在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，采煤企業(yè)采用的采煤方法是影響采煤工作面煤炭自燃的主要因素之一。在實(shí)際采煤作業(yè)中，采煤企業(yè)往往都采用炮采工藝，而且在采空區(qū)會(huì)殘留一定量的殘煤，這些殘煤的存在，為易燃煤層采煤工作面煤炭的自燃提供了基礎(chǔ)。

(2)工作面溫度

在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，井下采煤工作面的溫度也是影響采煤工作面煤炭自燃的重要因素。在實(shí)際開(kāi)采工作中，煤炭企業(yè)采用的炮采工藝雖然降低了煤炭開(kāi)采工作的難度，但在放炮的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致煤層煤體的高度破碎化，使得整體煤層接觸外界的表面積增大，這就加速了煤層表面氧化的速度。一旦在采煤過(guò)程中，采煤工作面散熱條件不達(dá)標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致工作面溫度變高，進(jìn)而引發(fā)采煤工作面煤炭的自燃。

(3)風(fēng)速和風(fēng)量

采煤工作人員在礦井下進(jìn)行煤炭開(kāi)采作業(yè)時(shí)，需要在礦井中的采煤工作面保持良好的通風(fēng)，但在通風(fēng)的過(guò)程中，風(fēng)速和風(fēng)量也是影響采煤工作面煤炭自燃的重要因素。因此，在通風(fēng)的過(guò)程中，采煤工作面會(huì)與外界的新鮮空氣進(jìn)行接觸和交換，這就會(huì)加大煤層與空氣的接觸，從而加速該采煤工作面煤層的氧化，并為其自燃提供了一定的氧氣條件。

(4)推進(jìn)的速度

在煤炭開(kāi)采的過(guò)程中，采煤工作人員在礦井下開(kāi)采推進(jìn)的速度也是影響采煤工作面煤炭自燃的主要因素。在實(shí)際的開(kāi)采工作中，不同的采煤工作面開(kāi)采難易程度不同，因此，采煤工作人員掘進(jìn)的速度也各不相同，這就導(dǎo)致浮煤在采煤工作面堆放的時(shí)間及位置也會(huì)隨著發(fā)生相應(yīng)的變化，這就為采煤工作面煤炭自燃的防治工作帶來(lái)了較大的困難。

2.常見(jiàn)的采煤工作面煤炭自燃防治技術(shù)及其應(yīng)用要點(diǎn)分析

當(dāng)前，我國(guó)眾多煤礦開(kāi)采企業(yè)在長(zhǎng)期探索中，逐漸研發(fā)出了預(yù)防性灌漿技術(shù)、充填復(fù)合凝土技術(shù)、聚氨酯隔風(fēng)噴涂技術(shù)以及化學(xué)凝膠防滅火技術(shù)等幾種常用的采煤工作面煤炭自燃防治技術(shù)。其應(yīng)用要點(diǎn)分別如下：

(1)預(yù)防性灌漿技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

預(yù)防性灌漿技術(shù)是當(dāng)前我國(guó)眾多煤礦開(kāi)采企業(yè)，在防治井下采煤工作面煤炭自燃問(wèn)題時(shí)廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)。在具體運(yùn)用中，井下作業(yè)人員大都采用分層開(kāi)采的方式，針對(duì)不同的工作面，應(yīng)在采空區(qū)灌入黃泥漿。而灌入工作面采空區(qū)的黃泥漿，在配置時(shí)，水與黃泥的比例應(yīng)高于1:5，并且保證每天至少一個(gè)班灌漿空區(qū)，通過(guò)這樣的方式，使采空區(qū)的遺煤充分濕潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)水分包裹，從而有效防止遺煤出現(xiàn)氧化聚熱的現(xiàn)象[3]。但在具體運(yùn)用中，如果操作不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致工作面出現(xiàn)跑漿的情況，不利于開(kāi)采作業(yè)的順利進(jìn)行。因此，部分煤礦企業(yè)在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了一定的調(diào)整，采用人工插管注漿的方式，針對(duì)未存在冒頂?shù)奈恢?，借助鉆機(jī)打孔，通過(guò)機(jī)械插管的方式進(jìn)行注漿。在注漿的過(guò)程中，注漿管的長(zhǎng)度應(yīng)保持3m以上。此外，在回采結(jié)束后，作業(yè)人員還應(yīng)在工作面進(jìn)風(fēng)口的位置處設(shè)置密閉墻，實(shí)施封閉式注漿，從而有效預(yù)防工作面煤炭自燃現(xiàn)象的發(fā)生。

(2)充填復(fù)合凝土技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

在采煤工作面采煤作業(yè)進(jìn)程中，針對(duì)存在的冒頂范圍大、區(qū)域長(zhǎng)且冒頂高的位置，煤礦開(kāi)采企業(yè)采用充填復(fù)合凝土的防治技術(shù)。再具體配置中，固化劑、水和黃土的比例應(yīng)為1.5:5:3.5。配置好并完成充填后，大概經(jīng)過(guò)5min左右，復(fù)合凝土就會(huì)實(shí)現(xiàn)固化凝結(jié)。在具體填充的過(guò)程中，工作人員需要借助充填機(jī)械，如高壓泥漿泵，將其填充在鉆孔當(dāng)中，這樣在固話凝結(jié)后，就會(huì)變成復(fù)合凝土。

(3)聚氨酯隔風(fēng)噴涂技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

聚氨酯隔風(fēng)噴涂技術(shù)也是當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采企業(yè)常用的一種采煤工作面煤炭自燃滅火技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)主要是應(yīng)用在封閉架頂碎煤、架后供氧通道、拆除工作面支架、進(jìn)行噴涂工作面架后與架頂?shù)葧r(shí)候。而其主要的制作原材料則是阻燃劑、發(fā)泡劑、多元醇聚醚、催化劑以及異氰酸酯等。其中，異氰酸酯為獨(dú)立性材料，被譽(yù)為“黑料”，其他的原材料則被稱為“白料”。在具體調(diào)配時(shí)，只要等量混合“白料”和“黑料”即可[4]。因此，制作的工藝和過(guò)程十分簡(jiǎn)單，制作起來(lái)幾乎不耽誤時(shí)間。而且，該涂料因?yàn)榇嬖谥l(fā)泡劑，發(fā)泡性能極強(qiáng)，且具有良好的黏著性，在對(duì)架縫表面進(jìn)行填充時(shí)，能夠有效堵塞漏風(fēng)的任何空隙，從而達(dá)到理想的效果。

(4)化學(xué)凝膠防滅火技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

化學(xué)凝膠防滅火技術(shù)也是當(dāng)前煤礦開(kāi)采企業(yè)封閉堵漏，并有效降低局部高溫點(diǎn)常用的一項(xiàng)技術(shù)。其主要原料為水玻璃和碳酸氫銨，其中碳酸氫銨所占的比例大約為3%，而水玻璃占比則為3%～9%。在具體運(yùn)用中，作業(yè)人員需要運(yùn)用注漿泵和三通管實(shí)現(xiàn)與鉆孔的鏈接，從而實(shí)現(xiàn)防火滅的效果[5]。

3.提高采煤工作面煤炭自燃防治效果的策略

(1)合理選擇煤炭自燃防治技術(shù)

在煤炭開(kāi)采工作中，煤礦開(kāi)采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，首先應(yīng)合理選擇煤炭自燃防治技術(shù)。在具體選擇工作中，相關(guān)煤礦開(kāi)采企業(yè)應(yīng)結(jié)合本礦區(qū)的實(shí)際情況，綜合分析各個(gè)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，從而選擇最適合本礦區(qū)的某一項(xiàng)防治技術(shù)或者將幾項(xiàng)防治技術(shù)進(jìn)行綜合利用，從而實(shí)現(xiàn)防治效果的最佳化。

(2)制定完善的安全管理制度

在煤炭開(kāi)采工作中，煤礦開(kāi)采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，還應(yīng)制定完善的安全管理制度。在制度制定過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合采煤工作的實(shí)際情況，綜合分析研討，制定出完善的制度，并嚴(yán)格落實(shí)，從而有效提升防治的效果。

(3)加強(qiáng)工作面信息技術(shù)應(yīng)用

在煤炭開(kāi)采工作中，煤礦開(kāi)采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，還應(yīng)加強(qiáng)信息技術(shù)的應(yīng)用。具體來(lái)說(shuō)，是通過(guò)設(shè)置測(cè)溫導(dǎo)線、溫度傳感器以及氣相色譜儀等，構(gòu)建束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)礦井下的氣體、溫度等進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)井下氣體和溫度發(fā)生的變化，及時(shí)采取有效的對(duì)策進(jìn)行調(diào)整，從而確保采煤工作面采煤作業(yè)工作的順利進(jìn)行，避免煤炭發(fā)生自燃的現(xiàn)象[6]。

(4)提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)

在煤炭開(kāi)采工作中，煤礦開(kāi)采企業(yè)要想有效防治采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象，并提高防治的效果，煤炭開(kāi)采企業(yè)還應(yīng)盡量提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)。在具體操作中，煤礦開(kāi)采企業(yè)應(yīng)對(duì)井下作業(yè)人員進(jìn)行完善的教育培訓(xùn)，促使他們能夠按照既定的路線進(jìn)行開(kāi)采，先沿著工作面頂板掘進(jìn)，再沿著底板掘進(jìn)，加快工作面施工進(jìn)度，盡量避免煤巷高冒情況的出現(xiàn)，從而有效降低不安全隱患的出現(xiàn)，確保煤炭開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，避免出現(xiàn)采煤工作面煤炭自燃現(xiàn)象。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦開(kāi)采過(guò)程中極易遇到采煤工作面煤炭自燃的現(xiàn)象，不僅影響到采煤工作的順利進(jìn)行，更會(huì)威脅到采煤作業(yè)人員的人身生命安全。因此，煤礦企業(yè)必須重視采煤工作面煤炭自燃防治工作，結(jié)合本煤礦的實(shí)際情況，合理選擇有效的煤炭自燃防治技術(shù)，制定完善的安全管理制度，加強(qiáng)工作面信息技術(shù)應(yīng)用，并提升作業(yè)人員的綜合素質(zhì)，從而確保煤碳開(kāi)采工作的順利進(jìn)行，確保采煤作業(yè)人員的安全。