煤礦回采工作面采空區(qū)自然發(fā)火類別及對策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

·專題綜述·

煤礦回采工作面采空區(qū)自然發(fā)火類別及對策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

近年來，由于煤炭市場不景氣、村莊搬遷困難、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等因素，回采工作面推進緩慢、長時間停產(chǎn)或末采后未及時封閉，導(dǎo)致煤炭自燃；此外，由于高瓦斯回采工作面采用不合理的采空區(qū)抽采技術(shù)，采空區(qū)漏風量過大，導(dǎo)致遺煤自燃。通過對回采工作面自然發(fā)火事故原因的分析，提出回采工作面采空區(qū)防滅火措施，以確保煤礦安全生產(chǎn)。

回采工作面；防滅火；自然發(fā)火；采空區(qū)；瓦斯

1 回采工作面采空區(qū)自然發(fā)火類別

1.1 工作面推進緩慢或回采結(jié)束后未及時封閉

1.1.1 工作面推進速度慢

根據(jù)采空區(qū)“三帶”分布規(guī)律及相關(guān)自然發(fā)火事故的經(jīng)驗，將推進度低于60 m/月的工作面視為推進緩慢工作面。如回采工作面過地質(zhì)構(gòu)造期間推進緩慢；礦井煤炭市場銷量不足，各煤層進行配采時制約相關(guān)回采工作面不能正常推進等。

1.1.2 工作面末采、回收、拆架、封閉不及時

如回采工作面壓力大，支架回撤困難；備用工作面銜接跟不上，支架無去處，影響工作面回收進度；回收人員生產(chǎn)組織不合理等導(dǎo)致工作面未能在45天內(nèi)完成封閉。

1.2 受周邊小煤窯影響或與地面、采空區(qū)等溝通

目前，我國絕大部分煤礦都采用機械抽出式的通風方法，井下為負壓狀態(tài)，當回采工作面周邊存在小煤窯或與地面、其它采空區(qū)等溝通時，會引起大量漏風或有毒有害氣體侵入，帶來了安全隱患。

1.3 回采工作面采空區(qū)抽采方式不合理

1.3.1 地面鉆井抽采采空區(qū)瓦斯方式不合理

回采工作面利用地面鉆井進行采空區(qū)瓦斯抽采時,由于工作面上部巖層情況未查明，鉆孔設(shè)計深度本身存在誤差或鉆孔施工時終孔位置偏差，導(dǎo)致鉆孔終孔未落在裂隙帶上方位置，而是進入或穿透采空區(qū)，尤其是采用風鉆施工鉆孔，在施工時已經(jīng)為采空區(qū)大量供風，極易導(dǎo)致煤炭自燃，同時，由于地面鉆孔抽采負壓較高，造成采空區(qū)漏風范圍及漏風量大。

1.3.2 回采工作面抽采采空區(qū)瓦斯方式不合理

“U”型通風回采工作面利用上隅角長距離埋管或相鄰巷道的密閉橫貫埋管進行采空區(qū)瓦斯抽采，“Y”型通風回采工作面利用沿空留巷埋管進行采空區(qū)瓦斯抽采，在抽采負壓作用下，部分風量流經(jīng)采空區(qū)，容易引起自然發(fā)火事故。

1.4 防滅火系統(tǒng)建設(shè)不完善、管理不到位

容易自燃或自燃煤層的工作面無防滅火設(shè)計，未建立防滅火系統(tǒng)；工作面束管監(jiān)測系統(tǒng)未安裝或未正常運行，人工取樣不及時、化驗結(jié)果不準確；有防滅火設(shè)計及防滅火系統(tǒng)，但防滅火相關(guān)措施執(zhí)行不到位等。

1.5 礦井及回采工作面風量配備不合理

礦井及回采工作面風量配備過大、通風負壓過高，造成采空區(qū)漏風量嚴重。

通過上述對回采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故類別的分析，提出相應(yīng)防滅火措施如下：

2 回采工作面采空區(qū)防滅火措施

2.1 加快推進或回采結(jié)束后及時封閉工作面

煤礦井下生產(chǎn)各項工作都與安全相關(guān)，采取的所有防滅火手段都必須有據(jù)可依。因此，工作面推進度低于60 m/月或收尾拆架封閉時間超過45天，應(yīng)根據(jù)實際情況制定針對性的《工作面防滅火措施》；對于回采工作面不能按時封閉完成的情況，煤礦應(yīng)結(jié)合煤層賦存情況，統(tǒng)籌規(guī)劃，合理安排生產(chǎn)銜接，明確回采工作面開采期限。

目前，對于此類情況比較有效的防滅火措施包括：對采空區(qū)采取預(yù)防性注氮、灌漿、均壓，對巷道內(nèi)冒落孔洞等空隙進行填充等。為保證防滅火措施達到預(yù)期效果，從根本上消除自然發(fā)火隱患，還應(yīng)當對相關(guān)參數(shù)進行測定、統(tǒng)計，包括采空區(qū)、上隅角、工作面、回風流的CH4濃度、CO濃度、溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 采用正壓通風系統(tǒng)防滅火

此類回采工作面采用正常的負壓通風時，若發(fā)現(xiàn)存在有毒有害氣體侵入，則可以考慮采用正壓通風系統(tǒng)，即在回采工作面進風巷施工風門、設(shè)置局部通風機向工作面供風，在回風巷施工風量調(diào)節(jié)設(shè)施控制回風，以達到杜絕周邊區(qū)域有毒有害氣體的入侵。正壓通風回采工作面通風系統(tǒng)示意圖見圖1.

圖1 正壓通風回采工作面通風系統(tǒng)示意圖

但此種正壓通風方式現(xiàn)場管理難度較大，尤其是進回風風量需進行精確控制，因此高瓦斯回采工作面不宜采用此種防滅火手段，低瓦斯工作面若采取此種防滅火手段也必須對下列事項進行重點管控：

2.2.1 局部通風機設(shè)置

局部通風機作為此類系統(tǒng)供風的主力設(shè)備，應(yīng)安設(shè)在主要進風巷道中，保證機前風量充足，配備同等能力的備用局部通風機并能自動切換，同時與回采工作面電源實現(xiàn)風電閉鎖；增壓段的風筒長度原則應(yīng)不小于30 m，但是若存在回采工作面巷道漏風時，增壓風筒應(yīng)延伸至回采工作面進風巷末端(巷道內(nèi)保證最低風速)。

2.2.2 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置

監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)準確、反應(yīng)速度快、在發(fā)生異常情況時提醒相關(guān)人員及時作出反應(yīng)等特點，因此工作面相應(yīng)測點應(yīng)增設(shè)CO、O2傳感器，在工作面進、回風巷分別設(shè)置風量(風速)、風門開關(guān)、局扇開停、風筒等相關(guān)傳感器。

2.2.3 風量控制

風量控制作為此類系統(tǒng)的關(guān)鍵點之一，操控難度很大，特別要對工作面涉及的通風設(shè)施進行嚴格管理，否則非但不能達到防滅火目的，還很有可能帶來災(zāi)變。因此，此類工作面風量控制可以從下列幾點進行管控：由專人對工作面相關(guān)通風設(shè)施進行巡回檢查，并且回風巷施工的調(diào)壓風門不宜跨皮帶施工，否則不能達到精細化調(diào)壓的要求；為避免有毒有害氣體對工作面正常生產(chǎn)造成影響，工作面進風量應(yīng)大于工作面回風量，但進回風量兩者差值應(yīng)控制在25 m3/min以內(nèi)；在改變礦井通風方式、主要通風機工況以及井下通風系統(tǒng)時，應(yīng)對均壓地點的均壓狀況及時調(diào)整，以保證均壓狀態(tài)的穩(wěn)定。

2.3 規(guī)范回采工作面采空區(qū)抽采方式

通過對上隅角瓦斯治理成本、生產(chǎn)銜接等因素的綜合考慮，大部分回采工作面選擇了采空區(qū)抽采、上隅角抽采等方式進行上隅角瓦斯治理，但是這類抽采方式易加大采空區(qū)漏風量及漏風區(qū)域，從而加速煤炭自然發(fā)火，因此，既要治理瓦斯，也要進行采空區(qū)防滅火，需從以下幾方面完善采空區(qū)抽采設(shè)計：回采工作面利用地面鉆井進行采空區(qū)瓦斯抽采，容易引起采空區(qū)漏風量過大，極易發(fā)生采空區(qū)遺煤自燃事故，因此回采工作面應(yīng)盡量避免使用此種抽采方式；回采面采用“U”型通風的橫貫抽采或“Y”型通風的留巷抽采，應(yīng)合理控制抽采區(qū)域，抽采作用點距工作面煤壁一般應(yīng)控制在60 m以內(nèi)，同時抽采負壓應(yīng)控制在5～8 kPa；當工作面推進速度低于60 m/月時，應(yīng)停止采空區(qū)抽采；回采面采用上隅角埋管抽采時，應(yīng)合理控制抽采范圍，即上隅角埋管深度不宜超過5～10 m，同時抽采負壓應(yīng)控制在5～8 kPa.

2.4 防滅火系統(tǒng)建設(shè)及管理

煤礦應(yīng)制定符合實際有針對性的《礦井防滅火設(shè)計》，建立健全防滅火系統(tǒng)。根據(jù)對防滅火事故處置的經(jīng)驗可知，注氮措施對采空區(qū)滅火效果明顯，因此開采容易自燃、自燃煤層的回采工作面可建立以注氮、束管監(jiān)測系統(tǒng)為主并輔以噴灑阻化劑的防滅火系統(tǒng)，同時，采用放頂煤開采的回采工作面還應(yīng)建立完善的注漿系統(tǒng)。

煤炭自然發(fā)火是個長期的過程，防滅火的重點工作還在于日常的檢查、管理，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。因此，煤礦應(yīng)當制定完善的防滅火相關(guān)管理制度，對防滅火工作的檢查項目、檢查周期、檢查人員安排及不同地點采取防滅火措施等相關(guān)內(nèi)容進行明確，使得各項防滅火措施能真正落到實處。

2.5 合理配備礦井、回采工作面風量與負壓

礦井通風阻力應(yīng)符合《煤礦井工開采通風技術(shù)條件》(AQ1028-2006)規(guī)定；回采工作面風量配備滿足《煤礦安全規(guī)定》前提下，盡量減小采空區(qū)的漏風量及漏風影響區(qū)域。

3 結(jié)束語

回采工作面防滅火工作作為煤礦災(zāi)害防治的重點工作之一，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須編制科學(xué)合理的防滅火技術(shù)措施、建立可靠的防滅火系統(tǒng)、制定完善的管理制度及應(yīng)急處置預(yù)案，使得相關(guān)人員分工合作，責任明確，努力將防滅火各項工作落到實處，消除各類火災(zāi)隱患，保證煤礦安全生產(chǎn)。

注：本文論述中依據(jù)的回采工作面各類自然發(fā)火事故主要發(fā)生于焦煤煤種；回采工作面的通風系統(tǒng)除文章中特別指出外均以“U”型通風系統(tǒng)為前提。

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,國家煤礦安全監(jiān)察局.978-7-5020-5227-0/TD煤礦安全規(guī)程[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2016:146-163.

[2] 周連春,趙啟峰.煤礦安全規(guī)程專家釋義[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2016:235-265.

[3] 游 浩,侯水云,王永文,等.“一通三防”AQ標準及文件匯編[G].太原：山西焦煤集團公司出版，2010：397-403.

[4] 侯水云,王永文，張保明,等.山西焦煤集團有限責任公司“一通三防”文件匯編[G].太原：山西焦煤集團公司出版，2014：228-229.

Category and Countermeasures for Spontaneous Combustion in Goaf of Coal Mining Working Face

SONG Yibin, HOU Shuiyun, WANG Yongwen

In recent years, due to the sluggish coal market, the relocation of villages above mining area and the complicated geological structure, besides the coal mining face advance speed getting slower, long time termination of production, and then not close the workface in time, also caused frequent cases of coal spontaneous combustion. Furthermore, unreasonable use of mined-out area pumping technology which amplifies the fresh air loss in goaf side, resulting in the uncollected coal spontaneous combustion. By analyzing the cause of spontaneous combustion in the working face, the paper puts forward a set of corresponding measures for fire prevention and extinguishing in the goaf and the mining face, so to better ensure the safe production.

Working face; Fire prevention and extinguishing; Spontaneous combustion; Goaf; Gas

2016-08-17

宋以斌(1985—)，男，山西昔陽人，2007年畢業(yè)于華北科技學(xué)院，工程師，主要從事礦井防突、防滅火管理工作

(E-mail)285991504@qq.com

TD75+2.2

B

1672-0652(2016)10-0048-03