煤礦井下火區(qū)治理技術(shù)探討

摘 要：對于容易自燃煤層的礦井來說，井下火區(qū)是煤礦生產(chǎn)需要重點管理的一個問題，對生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全具有重要影響。就我國煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，井下火區(qū)災(zāi)害必須要及時采取措施進行解決，降低自燃發(fā)火情況的發(fā)生概率與影響范圍。針對此種情況，一般都是選擇封閉火區(qū)的方式進行處理，而封閉處理后火區(qū)的管理則成為需要解決的問題。本文結(jié)合實例對煤礦井下火區(qū)治理技術(shù)進行了分析。

關(guān)鍵詞：煤礦；井下火區(qū)；封閉

煤礦生產(chǎn)具有一定特殊性，對生產(chǎn)技術(shù)以及管理工作有著嚴格的要求，管理工作稍有不當(dāng)就會對整個工程造成影響，嚴重的甚至?xí)霈F(xiàn)安全事故。煤礦井下火區(qū)是生產(chǎn)中需要重點解決的災(zāi)害之一，特別是對于容易自燃煤層來說，井下火區(qū)的管理尤為重要。一般情況下都是選擇用封閉火區(qū)的方式進行處理，但是在火區(qū)封閉后，還需要采取相應(yīng)的措施對其進行管理，這就需要我們進一步對井下火區(qū)治理技術(shù)進行研究。

1 工程概況

山西朔州山陰蘭花朱和咀煤業(yè)有限位于山陰縣城西北方向直距25km處的青楊溝村一帶。礦井1981年9月建井，1987年8月投產(chǎn)。2009年5月份蘭花科創(chuàng)積極響應(yīng)山西煤礦資源整合政策，對該礦井實現(xiàn)整合，產(chǎn)能90萬噸/年。現(xiàn)批準開采4、9、10、11號煤層。9號煤層和11號煤層煤塵均有爆炸性，兩層煤自燃傾向性等級均為Ⅰ級，屬容易自燃煤層。礦井?dāng)U大生產(chǎn)能力后，需對礦井進行重新布置和規(guī)劃，但井下由于以前開采不正規(guī)，采空區(qū)較多，巷道布置較復(fù)雜，且懷疑有火區(qū)存住。

2 煤礦井下火區(qū)治理要求

2.1 繪制火區(qū)位置關(guān)系圖

煤礦火區(qū)位置關(guān)系圖應(yīng)按照實際情況進行繪制，需要在圖上詳細標出所有火區(qū)地點，并對其進行有就保存。對于本煤礦井下火區(qū)位置圖的繪制，應(yīng)結(jié)合礦井重新布置與規(guī)劃的圖紙，了解原來所有巷道與老采空區(qū)實際情況，并結(jié)合以往開采工藝與技術(shù)的選擇，在對老采空區(qū)地質(zhì)環(huán)境進行分析的基礎(chǔ)上，確定出可能存在的火區(qū)位置[1]，在通風(fēng)系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上進行填繪。

2.2 建立火區(qū)管理卡片

應(yīng)在對火區(qū)進行治理前，建立完善相應(yīng)的火區(qū)管理卡片，完成各火區(qū)基本情況登記表，包括火災(zāi)發(fā)生時的情況以及火災(zāi)造成的損失，而對于本工程來說，就是填寫預(yù)測的火區(qū)大小以及影響程度等。按照相關(guān)要求需要填寫的內(nèi)容包括：第一，火區(qū)注入惰性氣體記錄表，包括每次灌注的位置、鉆孔情況，以及防火編號與處理日期等。第二，火區(qū)位置指示圖，結(jié)合礦井實際情況來完成，例如以通風(fēng)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對火源點位置、火區(qū)邊界、防火墻類型位置以及火區(qū)外圍風(fēng)流方向等信息進行標注，最終繪制成合理的剖面圖。第三，防火墻具體信息，如修筑日期、負責(zé)人、內(nèi)部氣體成分、濕度、溫度、內(nèi)外壓差以及結(jié)構(gòu)狀態(tài)等，完成結(jié)構(gòu)情況觀測記錄表[2]。

2.3 氣體采樣化驗

在確定火區(qū)位置以及各項信息后，前一周時間每班進行采樣并進行化驗；第二周同樣需要每班進行采樣化驗；第三周則改成每班每三天進行采樣化驗；第四周改變?yōu)?天采樣化驗，在第四周后30d，每相隔15d完成采樣化驗。在對火區(qū)氣體進行采樣化驗過程中，還需要根據(jù)每次氣體的化驗結(jié)果來繪制出礦井工作面進、回巷有害氣體含量曲線圖以及柱狀圖，分析其中有害氣體指標是否符合相關(guān)規(guī)定。

2.4 高壓注氮并縮封工作面

在對煤礦井下火區(qū)進行處理前，應(yīng)結(jié)合實際開采情況，確定火區(qū)礦井工作面開采的時間，并在此基礎(chǔ)上選擇相應(yīng)的措施進行處理，保證能夠成功啟封火區(qū)工作面。首先，應(yīng)提前高壓注氮，通過此項處理可以在第一時間內(nèi)對將火區(qū)初期火勢進行控制，并且隨著注氮過程的延長，工作面內(nèi)氮氣含量大于氧氣含量，可以達到降低火勢的作用。其次，將啟封工作面變?yōu)榭s封工作面，在進行處理時，應(yīng)先縮封火區(qū)工作面內(nèi)回風(fēng)順槽，在對其處理完畢后縮封進風(fēng)順槽。在進行縮封處理時，首先應(yīng)安排相應(yīng)的救護隊對火區(qū)工作面情況進行全面?zhèn)刹?，確定火區(qū)是否已經(jīng)熄滅，如果沒有熄滅應(yīng)立即對火區(qū)進行封閉處理，如果已經(jīng)熄滅則可以對火區(qū)采取縮封處理。

3 地下火區(qū)封縮處理流程

3.1 偵查階段

安排專業(yè)救護隊來通過對風(fēng)量的控制合理排放有害氣體，在前遇水的區(qū)域構(gòu)筑第一道臨時鎖風(fēng)墻，風(fēng)筒穿過鎖風(fēng)墻，然后將鎖風(fēng)墻打開排放有害氣體。同時需要隨時對所排氣體含量進行檢測，避免水位降低造成氣體集中涌出，如果在處理過程中出現(xiàn)不可控現(xiàn)象，工作人員需要及時撤離工作點。另外，機電隊需要與救護隊結(jié)合完成排水設(shè)施的安裝，完成對回風(fēng)巷的排水，在水位下降到預(yù)定位置后對有害氣體進行排放。選擇此種方式循環(huán)處理達到工作人員可以穿潛水衣越到積水區(qū)進入到待測工作面進行水溫、空氣溫度、成分等的檢測，判斷火區(qū)是否熄滅。

3.2 縮封階段

在確定偵查結(jié)果滿足縮封處理條件后，才可進行第二階段工作。即在正式進行縮封處理時，應(yīng)做好縮封用時的計算，并嚴格控制縮封處理流程，降低各因素對處理效果的影響。例如在密閉外砌筑一道鎖風(fēng)墻，并實施回風(fēng)巷密閉拆除工作。并且在正式密閉處理前，要確定CH4濃度，當(dāng)其濃度小于1.0%時，才可以選擇銅質(zhì)器具對其進行拆除密封[3]。其中，嚴禁采取一風(fēng)吹的方式對井下火區(qū)工作面回風(fēng)巷、進風(fēng)巷氣體進行排放，應(yīng)選擇用局扇，逐節(jié)連接風(fēng)筒來完成有害氣體的排放。并且在處理時要每隔半小時就要對工作面進風(fēng)與回風(fēng)巷道氣體、溫度等進行檢測，保證所有數(shù)據(jù)都控制在允許的范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

對于煤礦生產(chǎn)來說，除了要保證生產(chǎn)效率，同時更重要的是要做好生產(chǎn)安全管理。就我國煤礦開采自燃煤層生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，井下火區(qū)已經(jīng)成為需要重點解決的問題，在對其進行處理時，應(yīng)結(jié)合煤礦生產(chǎn)的特點，嚴格按照相關(guān)規(guī)定流程進行處理，通過系統(tǒng)嚴密的控制管理，爭取不斷提高火區(qū)密封處理的效果，提高煤礦生產(chǎn)的綜合效率。

參考文獻：

[1]王冰山，尤文順，王冰松.柴家溝煤礦井下火區(qū)治理與啟封決策[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012（01）：78-82.

[2]王軍.汝箕溝礦西溝采區(qū)井下火區(qū)治理技術(shù)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2010（S1）：90-91.

[3]徐清敘.對煤礦井下火區(qū)應(yīng)用液氮防滅火技術(shù)效果的分析[J].新疆有色金屬，2013（05）：5-7.

[4]雷慶忠，付力偉.長溝煤礦井下火區(qū)治理與縮封經(jīng)驗[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（13）：127-130.

作者簡介：申海軍（1973—），男，本科（安全工程），采礦工程師（中級）。