急傾斜煤層火災(zāi)防治措施綜述

徐冰

（國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

急傾斜煤層火災(zāi)防治措施綜述

徐冰

（國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

煤炭自燃發(fā)火是礦井的一大災(zāi)害，它不僅影響生產(chǎn)，使國家資源遭到損失，還會因回采率低使礦井般務(wù)年限縮短，降低礦井投資效益。更為嚴重的是一旦發(fā)生火災(zāi)，如果處理不妥，很有可能誘發(fā)重大瓦斯、煤塵爆炸事故，使礦井蒙受損失，職工的生命安遭受威脅。因此防治煤炭自燃發(fā)火就成為煤礦生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。安徽國投新集有限公司新集三礦為急傾斜煤層開采礦井，特殊的煤層條件決定了礦井火災(zāi)的特殊性，本文主要介紹了國投新集能源股份有限公司新集三礦多年來針對急傾斜煤層火災(zāi)防治措施及經(jīng)驗。

急傾斜煤層；火災(zāi)預(yù)防；注氮；注漿

1 礦井概況

安徽國投新集有限公司新集三礦為急傾斜煤層開采礦井，礦井核定生產(chǎn)能力為75萬噸/年。主采煤層為13煤、11-2煤、8-1煤，各煤層平均厚度分別為3.8m、2.65m、2.71m。各煤層的傾角為60～90度。礦井開拓方式為立井多水平、集中大巷、分區(qū)石門開拓。采區(qū)巷道布置方式為各煤層分別布置采區(qū)巷道，煤層內(nèi)采區(qū)巷道為生根系統(tǒng)小眼平行布置，小眼間距5米。礦井的開采方式為采區(qū)內(nèi)各煤層至上而下開采，工作面后退式。采用沿走向推進，偽傾斜柔性掩護支架放炮落煤，全部陷落法管理頂?shù)装宓牟擅悍椒ā８鶕?jù)三礦急傾斜煤層采區(qū)生根系統(tǒng)為小眼布置的特點，建礦以來煤層自燃發(fā)火大多發(fā)生在采空區(qū)封閉墻附近。

2 急傾斜煤層防滅火特殊性

2.1 束管監(jiān)測系統(tǒng)

急傾斜煤層工作面開采后采空區(qū)內(nèi)煤矸依靠重力自然下落，如安設(shè)束管監(jiān)測系統(tǒng)冒落的煤矸容易將束管砸壞，使束管起不到應(yīng)有的監(jiān)測作用。

2.2 灌漿問題

新集三礦采煤方法為偽傾斜柔性掩護支架采煤法，開采過程中一般首先回采上部工作面，等上部工作面開采完畢封閉一段時間后，方布置下一工作面。如對煤層灌漿后易造成潰漿潰水，對下一回采工作面構(gòu)成水患威脅。

3 急傾斜煤層火災(zāi)預(yù)防措施

3.1 采用夾層注漿技術(shù)對采空區(qū)進行封閉

工作面回采完畢以后，在45天內(nèi)對采空區(qū)進行封閉。為確保采空區(qū)封閉質(zhì)量，采用夾層注漿技術(shù)進行封閉：首先由通風(fēng)區(qū)劃定封閉位置，并對封閉位置前后5m采用雙棚支護，增加支護強度；然后使用瓦石、砂漿砌筑兩道密閉墻，并對施工位置巷道進行掏槽，掏槽深度不小于500mm，墻體厚度700mm，雙墻間距1m，最后對雙墻之間夾層注滿水泥，并對外側(cè)墻壁進行噴漿。

采用夾層注漿技術(shù)對采空區(qū)進行封閉，極大的增加了密閉強的嚴密性，提高墻體抗壓能力，極大的減少了采空區(qū)漏風(fēng)造成的自然發(fā)火事故。

3.2 氮氣惰性氣體防滅火技術(shù)

惰性氣體防治礦井火災(zāi)，是世界主要產(chǎn)煤國家所公認為行之有效的技術(shù)措施。我國早在50～60年代曾使用爐煙（地面固定式燃燒煤炭制取含有N、C的一種惰性氣體）、干冰（固態(tài)CO2）防治礦井火災(zāi)；進入70年代，四川天府煤礦、遼寧阜新等局進行液氮防治火災(zāi)的試驗與應(yīng)用，取得了成效；進入80年代末，撫順局利用氧氣廠尾氣（氨）在厚煤層放頂煤綜采面防治采空區(qū)自然發(fā)火成功。

目前，地面永久制氮系統(tǒng)及井下移動制氮機是礦井防滅火氮氣的主要來源?，F(xiàn)在新集三礦通過在地面建立永久制氮機站，通過風(fēng)井、水平巷道各級上山布置主干管路，分水平、分階段布置支管路，對各采區(qū)密閉墻內(nèi)進行注氮，惰化采空區(qū)內(nèi)氣體，達到防止采空區(qū)自燃發(fā)火的目的，并取得了良好效果。

現(xiàn)通過新集三礦2013年3月11日對241105采空區(qū)注氮前后采空區(qū)內(nèi)氣體變化情況分析注氮效果（見表1）。

圖1 采空區(qū)雙層注漿封閉示意圖

表1 采空區(qū)氣體分析表 （檢測日期：2013-3-11）

通過注氮前后采空區(qū)內(nèi)氣體變化情況可以明顯看出，注氮后采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度明顯降低。說明通過采區(qū)密閉墻內(nèi)注氮，可以有效惰化采空區(qū)內(nèi)氣體，達到防止采空區(qū)自燃發(fā)火的目的。

3.3 利用標志氣體對煤層火災(zāi)進行早期監(jiān)測

煤層自燃程度與標志氣體的關(guān)系煤是以碳氫為主體并含有其他礦物元素的礦物體。煤體自燃一般要經(jīng)過潛伏期（即吸附氧化）、自熱期（即氧化聚熱）、發(fā)展期（即著火臨界階段）和發(fā)生明火等階段（個別煤種并不一定經(jīng)過這4個階段），由于煤自燃的各個階段溫度不同，所產(chǎn)生具有代表性的氣體也不同，如CO、C2H4、C2H2等。如果我們利用這些氣體作為煤層自燃的標志氣體，對其進行預(yù)測預(yù)報，可以對判別煤的自燃程度，及時采取針對性的措施，消除隱患，防止其發(fā)展成災(zāi)等工作有著指導(dǎo)性的意義。

新集三礦每7天對全礦采空區(qū)密閉墻內(nèi)氣體溫度等情況進行普查一遍，并對重點區(qū)域定期取氣樣利用氣象色譜儀進行氣體分析，掌握煤層內(nèi)CO、C2H4、C2H2等各項指標的內(nèi)在規(guī)律，從而有效地防止煤層火災(zāi)的發(fā)生。退一步講，即使產(chǎn)生了煤層火災(zāi)隱患，若煤層火災(zāi)的早期預(yù)測預(yù)報工作扎實，手段齊備，裝備齊全，就能及時發(fā)現(xiàn)隱患，準確判斷煤自燃處在什么樣的階段，可以將隱患消除在災(zāi)害之前，達到防患于未然的目的。

3.4 礦井火災(zāi)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)

對煤礦井下可能發(fā)生火災(zāi)的危險地點進行監(jiān)測并將監(jiān)測結(jié)果傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度室進行分析，以便及時發(fā)現(xiàn)險情，采取措施消除火災(zāi)隱患，提高礦井抗御火災(zāi)的能力。同時可用來觀察被封閉火區(qū)的滅火質(zhì)量。用火災(zāi)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)預(yù)報外因火災(zāi)的主要目的在于火災(zāi)發(fā)生的初始階段及時發(fā)現(xiàn)火源，確定火區(qū)位置，發(fā)出報警信號，方便調(diào)度室及時采取有效的對災(zāi)變處理措施，將火災(zāi)撲滅在發(fā)生的初期。

新集三礦于2004年底安裝了井下安全監(jiān)控系統(tǒng)，在井下各回風(fēng)石門、回采工作面及密閉墻前安設(shè)了CO傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等，其中CO傳感器16臺，溫度傳感器7臺，煙霧傳感器7臺，對井下有火災(zāi)危險的區(qū)域性和地點的CO和溫度變化情況進行時時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)隱患并進行處理。

4 小結(jié)

急傾斜煤層自燃發(fā)火是諸多因素綜合作用的結(jié)果，并且有一定的規(guī)律可循；加強采掘工作面的現(xiàn)場管理，提高工程質(zhì)量，提高廣大職工的防火意識，是減少或消滅煤層自燃發(fā)火的重要前提。另外，堅持采空區(qū)防滅火預(yù)測預(yù)報工作，掌握自然發(fā)火征兆；加大通風(fēng)設(shè)施維修力度，減少采空區(qū)漏風(fēng)，從而盡可能減少采空區(qū)漏風(fēng)供氧；科學(xué)合理地調(diào)配風(fēng)量，嚴格按照《煤礦安全規(guī)程》要求的需風(fēng)量配風(fēng)，堅持低風(fēng)量低風(fēng)壓原則，降低工作面采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)路兩端的風(fēng)壓差，以減少漏風(fēng)，進而達到防滅火的目的；加大防滅火投入力度，引進新的防滅火技術(shù)裝備等措施，也是有效控制礦井火災(zāi)的重要組成。

致謝

本文對急傾斜煤層防滅火的研究報告的完成，是國投新集能源股份有限公司新集三礦各級領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)部門的大力配合的結(jié)果。另外，對本文所參考文獻的作者在此致以衷心的感謝。

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［9］古惠田，等.煤礦職工安全手冊(河南神火煤電公司)[S].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2005.

Steep on Fire Control Measures of Coal Seam

XU Bing
(SDIC Xinji Energy Co.,Ltd.,Huainan Anhui 232100,China)

Coal spontaneous combustion is mine,it is not only a disaster,make national resources affect production loss,also because of low stoping rate of a coal mine,mine,shorten service benefit of investment.More serious is a fire,if negligent treatment,it is possible to induce significant gas and coal-dust explosion accident,mines,the worker's loss of life,under threat.Prevention of coal spontaneous combustion will become an important link in the mine production.Anhui rapid-developing xinji Co.,LTD as XINJI No.3 coal seam mining coal mine,the special conditions of mine fire determines the particularity,this paper mainly introduces the SDIC XINJI ENERGY COMPANY LIMI.ANHUIHUAINAN XINJI No.3 All these years for mine coal seam fire prevention measures and experience.

Steep coal seam;Fire prevention;Fill nitrogen;Fill slurry

王迎迎］