關(guān)于綜放開(kāi)采瓦斯治理與自然發(fā)火防治技術(shù)的思考

摘 要:作為一種高產(chǎn)高效的新型回采工藝，綜采放頂煤技術(shù)的工作環(huán)境常處于高瓦斯自燃煤層中，隨著開(kāi)采的不斷深入，煤層條件日趨復(fù)雜，開(kāi)采強(qiáng)度帶來(lái)的殘煤遺留、瓦斯超限、冒落度高、漏風(fēng)嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重影響著井下作業(yè)安全。因此各礦必須從自身的工作條件出發(fā)，分析瓦斯規(guī)律及煤自燃的特點(diǎn)，制定多元化的綜合防治策略，確保礦井生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞:綜放開(kāi)采 瓦斯治理 自然發(fā)火 防治策略

中圖分類號(hào):TD44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)07(a)-0091-01

1 綜采放頂開(kāi)采中瓦斯與煤自燃的綜合治理

綜采放頂煤技術(shù)通過(guò)引進(jìn)和吸收國(guó)外煤炭開(kāi)采設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)，在生產(chǎn)流程中普遍采用刮板運(yùn)輸機(jī)、膠帶運(yùn)輸機(jī)等大運(yùn)量的運(yùn)輸系統(tǒng)，并以傾斜長(zhǎng)壁開(kāi)采等大而長(zhǎng)的工作面布置和放頂煤技術(shù)彌補(bǔ)了采煤機(jī)能力的不匹配，成倍提高了礦井產(chǎn)量。然而，隨著開(kāi)采的不斷深入，煤層條件日趨復(fù)雜，開(kāi)采強(qiáng)度帶來(lái)的殘煤遺留、瓦斯超限、冒落度高、漏風(fēng)嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重影響著井下作業(yè)安全，不利于礦井生產(chǎn)穩(wěn)定、順暢地進(jìn)行，因此在高瓦斯、易自燃的綜采放頂開(kāi)采條件下，如何進(jìn)行有針對(duì)性的瓦斯與煤自燃發(fā)火的綜合防治工作，就成為了確保生產(chǎn)安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

2 高瓦斯煤層的綜合治理

2.1 綜采放頂煤開(kāi)采中瓦斯的涌出特征

開(kāi)采區(qū)的瓦斯涌出一般包括采煤機(jī)落煤瓦斯涌出、放頂煤瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出等三種類型。分析表明，采煤機(jī)落煤瓦斯涌出和放頂煤瓦斯涌出的涌出量與開(kāi)采推進(jìn)速度呈線性增加趨勢(shì)，即瓦斯絕對(duì)涌出量隨工作面產(chǎn)量的增大而線性增加，而推進(jìn)速度對(duì)煤壁瓦斯絕對(duì)涌出量的影響較小，且當(dāng)速度＞4m/d時(shí)，涌出量基本趨于穩(wěn)定。

綜采放頂采空區(qū)的遺煤較多，且頂煤經(jīng)充分卸壓，釋放出大量的瓦斯，常導(dǎo)致綜放面采空區(qū)有大量高濃度瓦斯集存，并通過(guò)采空區(qū)漏風(fēng)而涌入了回采空間。資料表明，頂板初次來(lái)壓后的單一煤層綜放面，其采空區(qū)瓦斯涌出量一般可占工作面瓦斯涌出總量的50%以上。

2.2 綜放工作面瓦斯超限的原因分析

與分層回采相比，綜放面的頂煤經(jīng)充分卸壓，通常會(huì)涌出多于底煤的瓦斯，而高強(qiáng)度、快速推進(jìn)的工作面，也加大了采煤機(jī)落煤瓦斯和放頂煤瓦斯的涌出量，加之高效作業(yè)使煤壁瓦斯預(yù)排時(shí)間縮短，煤壁瓦斯的涌出量也有所增加。此外，高效推進(jìn)擴(kuò)大了采空區(qū)上方的冒落區(qū)、裂隙區(qū)與破碎區(qū)，使鄰近層的瓦斯涌入量增大。

2.3 綜采放頂工作面的瓦斯治理措施

2.3.1 巷道瓦斯預(yù)排

在工作面回風(fēng)巷施工與工作面煤壁平行的順向抽放鉆場(chǎng)，鉆孔與煤壁近垂直布置，孔徑75mm，間距10m～15m。井下建立臨時(shí)抽放系統(tǒng)對(duì)采面進(jìn)行采前預(yù)抽放和邊采邊抽，為綜放工作面生產(chǎn)過(guò)程中的瓦斯治理打下基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)注意的是，瓦斯巷距工作面回風(fēng)巷的距離取決于煤層的賦存條件和透氣性。低透氣性煤層煤體排放瓦斯極限距離較短，瓦斯巷距回風(fēng)巷距離可取15m～20m;高透氣性煤層煤體排放瓦斯極限距離長(zhǎng)，瓦斯巷距回風(fēng)巷距離可取20m～30m。此外，瓦斯巷內(nèi)通過(guò)的風(fēng)量一般不應(yīng)超過(guò)工作面風(fēng)量的1/3，以防止工作面上隅角瓦斯集聚。

2.3.2 優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)

應(yīng)通過(guò)調(diào)整工作面配風(fēng)量使涌出的瓦斯體積分?jǐn)?shù)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，降低其對(duì)安全生產(chǎn)的影響，并對(duì)回風(fēng)巷進(jìn)行增阻和工作面均壓，加大采空區(qū)瓦斯處理量，減少采空區(qū)向工作面回風(fēng)流涌入的瓦斯量。在可能的條件下，可將與采空區(qū)相溝通的密閉適當(dāng)打開(kāi)，改變采空區(qū)的漏風(fēng)方向，將采空區(qū)內(nèi)的瓦斯直接排放到回風(fēng)流中，但應(yīng)注意回風(fēng)流中瓦斯超限和采空區(qū)內(nèi)煤炭自燃的檢測(cè)。

2.3.3 尾巷排放和采空區(qū)抽放

對(duì)于煤層群開(kāi)采的某一煤層綜放面，其鄰近層瓦斯涌出量占較大的比例時(shí)，可利用尾巷排放工作面瓦斯。控制回風(fēng)巷和尾巷內(nèi)通過(guò)的風(fēng)量，使采空區(qū)涌出的瓦斯絕大部分由尾巷排出，尾巷僅作排放瓦斯使用，其內(nèi)最高允許瓦斯?jié)舛瓤商岣叩?%。而高瓦斯綜放面采空區(qū)一般都集存著大量高濃度瓦斯，應(yīng)采取邊采邊抽與采空區(qū)高位瓦斯抽放解決這一問(wèn)題。采空區(qū)抽放時(shí)要有效控制抽放負(fù)壓和抽放瓦斯?jié)舛龋乐挂虿煽諈^(qū)瓦斯抽放而導(dǎo)致的煤炭自燃。

3 自燃煤層的綜合防治措施

為提高防火滅火的針對(duì)性，避免綜放開(kāi)采工作面的自燃危害，應(yīng)首先通過(guò)對(duì)氧氣濃度值因推進(jìn)情況而產(chǎn)生的變化確定采空區(qū)窒息帶、可自燃帶及通風(fēng)散熱帶的大體范圍。一般的劃分標(biāo)準(zhǔn)包括:窒息帶氧氣濃度＜10%，可自燃帶介于10%～18%之間，而通風(fēng)散熱帶則＞18%。其次，研究發(fā)現(xiàn)具有某些氧化性的煤可能在供氧濃度超過(guò)6%以后在其發(fā)火溫度前發(fā)生激烈的氧化升溫作用，使發(fā)火的可能性提高，因此應(yīng)將窒息帶定為氧氣濃度＜6%，而可自燃帶則介于6%～18%之間。實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)繪制氧氣分布圖及采空區(qū)深度與氧濃度特性曲線，以確定各帶的大致范圍。

對(duì)已確定的可自燃帶，應(yīng)采取各種綜合措施降低其發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)。在工作面回采期間，可向采空區(qū)注入氮?dú)?，以降低工作面?nèi)的氧氣濃度，縮短采空區(qū)的可自燃帶范圍，具體實(shí)施中可利用漏風(fēng)負(fù)壓，以制氮機(jī)輸送壓力，由運(yùn)順預(yù)先向采空區(qū)每推進(jìn)30m埋入1趟Φ108mm鋼管，并保持2趟Φ108mm鋼管持續(xù)向采空區(qū)漏風(fēng)帶和氧化帶內(nèi)注氮?dú)?。高濃度氮?dú)馐乖搮^(qū)域內(nèi)的氧含量不斷下降，混合氣體的惰化性提高，失去了可自燃性和可爆性。為避免漏風(fēng)氧化使工作面內(nèi)氣體發(fā)生自燃，可在掘進(jìn)施工后、開(kāi)采前對(duì)巷道進(jìn)行全斷面噴漿處理，在提高巷道受壓均勻性的前提下，防止漏風(fēng)氧化。此外，還可采取兩順超前支護(hù)頂板煤體注水、壓注惰化泡沫防滅火、加快回采速度等措施對(duì)發(fā)火危險(xiǎn)進(jìn)行控制。工作面收尾階段，還應(yīng)插管充填河砂以封堵采空區(qū)、采取均壓通風(fēng)、并控制瓦斯的抽放量，阻止氧氣進(jìn)入。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一種高產(chǎn)高效的新型回采工藝，綜采放頂煤技術(shù)的工作環(huán)境常處于高瓦斯自燃煤層中，由于該技術(shù)特點(diǎn)會(huì)在采空區(qū)留有較多浮煤，瓦斯涌出量較大，在冒落高、頂板壓力大等其他條件的作用下，易出現(xiàn)瓦斯突出和自燃發(fā)火的問(wèn)題，給安全生產(chǎn)埋下重大的事故隱患。在治理瓦斯超限與自燃發(fā)火等問(wèn)題時(shí)，通常無(wú)法單純依靠某個(gè)辦法一次性解決所有問(wèn)題，因此必須根據(jù)各礦的實(shí)際工作條件，同時(shí)采取多種措施進(jìn)行綜合處治，以提高治理效率，增加礦井生產(chǎn)的安全系數(shù)。

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