停采工作面的煤層自然預(yù)防體系的建立

亓靜超

（山東能源淄礦集團(tuán)許廠煤礦,山東 濟(jì)寧 272173）

0 前言

火災(zāi)是我國煤炭安全生產(chǎn)的五大災(zāi)害之一。礦井一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢發(fā)展的速度快，控制比較復(fù)雜，影響的范圍比較廣，極易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，甚至引起煤塵、瓦斯爆炸，以至于釀成更大的災(zāi)害。煤礦火災(zāi)分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)，其中內(nèi)因火災(zāi)是防治重點。內(nèi)因火災(zāi)，又稱煤炭自燃。內(nèi)因火災(zāi)主要發(fā)生在采空區(qū)、冒頂處和壓酥的煤柱中。采空區(qū)中，尤其采用回采率低的采煤方法時，采空區(qū)中遺留的煤炭多，最容易引起煤炭的自燃。

1 煤層自燃機(jī)理

暴露在空氣中煤由于與空氣接觸時氧化，氧化時散發(fā)熱量，若空氣不流通，熱量就是持續(xù)積聚，當(dāng)熱量聚集到一定程度，煤層就會自燃。煤體要發(fā)生自燃必須具備以下四個條件：（1）具有低溫氧化性，即有自燃傾向的煤以破碎狀態(tài)存在；（2）有大于12%氧含量的空氣通過這些碎煤；（3）空氣流動速度適中，使破裂煤體有積聚氧化熱的環(huán)境；（4）在上述3個條件同時具備的狀態(tài)下，持續(xù)一定的時間，使煤體可以達(dá)到著火溫度。

2 加強(qiáng)預(yù)測預(yù)報

（1）束管連續(xù)監(jiān)測預(yù)報。在工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)順槽設(shè)置連續(xù)監(jiān)測點，利用束管監(jiān)測裝置24小時監(jiān)測CO、CH4、O2等氣體的變化情況。（2）人工取樣分析。每隔一定距離，在采空區(qū)預(yù)埋束管，通過預(yù)埋束管，每天進(jìn)行人工取樣色譜分析，根據(jù)分析結(jié)果總結(jié)采空區(qū)CO與O2等氣體的變化規(guī)律，為防止采空區(qū)遺煤自燃提供詳實可靠數(shù)據(jù)。（3）人工檢查。每天三班，每班至少兩次，對采煤工作面、回風(fēng)隅角、回風(fēng)流的CO濃度、CH4濃度和溫度等進(jìn)行檢查。（4）安全監(jiān)測。在工作面回風(fēng)順槽安設(shè)CO、溫度監(jiān)測傳感器，通過安全監(jiān)測系統(tǒng)，24小時對CO濃度和工作面溫度的變化情況進(jìn)行監(jiān)測。（5）構(gòu)筑阻燃墻。停采后，在進(jìn)回風(fēng)隅角構(gòu)筑防火阻燃墻，并噴涂防火材料，墻體要封堵整個進(jìn)回風(fēng)隅角，密封性好，嚴(yán)密不漏風(fēng)，減少采空區(qū)漏風(fēng)量和縮短氧化帶寬度。

3 防滅火技術(shù)的選擇

（1）構(gòu)筑攔漿防火墻。防火攔漿墻可起到堵截攔漿和減少采空區(qū)漏風(fēng)的作用，以減少采空區(qū)氧化帶的寬度。攔漿防火墻應(yīng)構(gòu)筑工作面進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)隅角密集支柱（支架）后。攔漿防火墻間距控制在40～50m；當(dāng)采煤工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造等特殊情況時，攔漿防火墻間距調(diào)整到20～30m。攔漿防火墻采用不燃性建筑材料。用纖維編織袋盛裝粉煤灰或碎煤炭加入FSA快砌料阻化劑后封口，在采煤工作面進(jìn)、回隅角密集柱后垛放成墻。（2）預(yù)防性注漿。注漿地點應(yīng)選擇停采工作面采空區(qū)、大面積采空區(qū)。停采工作面采空區(qū)。工作面推進(jìn)至停采線，在工作面上順槽停采線處留設(shè)一路φ100（50）mm鋼管，鋼管外端與注漿管路主管路合茬，里端出口處要留設(shè)1個三通閥門，并用鋼絲網(wǎng)等物擋好，防止頂板跨落堵管、壓壞。工作面密閉后，及時對工作面停采線進(jìn)行注漿，當(dāng)注到注漿管的漿液不流動時，停止注漿，打開放水管閥門放水，再進(jìn)行注漿，這樣多次注漿后，密閉內(nèi)注漿以注不進(jìn)為止。大面積采空區(qū)。利用束管檢測系統(tǒng)每半月對采空區(qū)氣體進(jìn)行分析，當(dāng)采空區(qū)中氧氣濃度高于7%，且存有一氧化碳時，對采空區(qū)進(jìn)行注漿。（3）水玻璃凝膠。水玻璃凝膠是在一種封堵、充填材料，不同濃度的水玻璃和偏鋁酸鈉溶液由泥漿泵加壓后，經(jīng)混合器、花管注入到面后采空區(qū)、高冒區(qū)中，對采空區(qū)漏風(fēng)通道進(jìn)行封堵、充填，并對煤體進(jìn)行降溫。使用地點為停采工作面面后采空區(qū)、局部高冒區(qū)。凝膠由水玻璃溶液和促凝劑溶液混合而成，其中水玻璃溶液配比（重量比）為水玻璃：水=1：1，促凝劑（碳酸氫氨或偏鋁酸鈉）溶液配比為碳酸氫氨：水=（2—10）：100。成膠時兩種溶液比例為水玻璃溶液：促凝劑溶液=1：2。根據(jù)成膠時間和使用地點不同，可適當(dāng)增加或減少基料和促凝劑的比數(shù)。（4）注氮防火。主要用于停采工作面采空區(qū)氣體置換。制氮指標(biāo)應(yīng)滿足氮氣濃度不小于97%且氧氣濃度不得超過5%。采用“動態(tài)監(jiān)測、 適時注氮”工藝。即以工作面回風(fēng)隅角檢測出的CO及C2H4含量為依據(jù)，按照煤層自燃標(biāo)志氣體指標(biāo)，當(dāng)工作面回風(fēng)隅角煤層自燃標(biāo)志氣體指標(biāo)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時，即需迅速進(jìn)行注氮。注氮時，在工作面的進(jìn)風(fēng)順槽（進(jìn)風(fēng)隅角）用鉆機(jī)直接打鉆進(jìn)入采空區(qū)氧化帶，然后用鉆桿作注氮臨時管路。其間，要配合其它防火措施，并加強(qiáng)對采空區(qū)氣體的檢測分析，當(dāng)煤層自燃標(biāo)志氣體指標(biāo)下降到自然標(biāo)準(zhǔn)以下后，可停止注氮，撤出鉆機(jī)、鉆桿。（5）均壓防火。通過調(diào)整優(yōu)化停采工作面和大面積采空區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，降低采空區(qū)兩端的壓差，降低采空區(qū)的漏風(fēng)量。（6）注膠防火。停采后回風(fēng)隅角一氧化碳濃度持續(xù)升高時。在地面漿池內(nèi)將粉煤灰漿液和成膠材料按比例配好并攪拌均勻；把配制好的漿液沿管路系統(tǒng)輸送至注膠地點；在順槽后部采空區(qū)堆積土袋（或煤袋），建立堵漏隔離墻，把灌漿管預(yù)設(shè)在隔離墻頂部；井下見漿后啟動ZM－5/1.8D煤礦用注漿機(jī)，把膠凝劑按比例通過混合三通加入灌漿管道內(nèi)，與漿液混合形成膠體后注入采空區(qū)。

4 技術(shù)要求

（1）束管監(jiān)測、安全監(jiān)測操作和維修人員，應(yīng)對各種儀器、儀表及時進(jìn)行標(biāo)校和維修，認(rèn)真分析氣樣，確保系統(tǒng)運(yùn)行正常、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠；（2）停采前，必須維護(hù)注漿系統(tǒng)、注氮系統(tǒng)、防塵供水系統(tǒng)、束管監(jiān)測和安全監(jiān)測等系統(tǒng)，備足消防用材料和設(shè)備；（3）要加強(qiáng)各地點的防滅火管理，針對不同地點，不同情況，選擇適宜的防滅火措施，并根據(jù)現(xiàn)場實際靈活運(yùn)用。

5 結(jié)論

煤層自燃是制約礦井發(fā)展的一個重要因素，因此必須建立有效的預(yù)防制度。在通過預(yù)測預(yù)報及各防滅火技術(shù)的選擇等方面結(jié)合可以有效的防止煤層自燃。

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[2]王剛，程衛(wèi)民.礦井火災(zāi)防治實用措施 [M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2013.

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[4]吳博，鞏振榮.橫河煤礦煤層自燃發(fā)火因素分析及防治措施[J].鄒城：煤礦現(xiàn)在化,2012.5(42,43)