煤礦采空區(qū)防滅火技術(shù)的實(shí)踐研究

吳燔

摘 要：煤礦采空區(qū)自然發(fā)火的現(xiàn)象日益嚴(yán)重，受到煤層自然發(fā)火周期、工作面通風(fēng)方式、瓦斯抽采方式、回采推進(jìn)速度等各種因素的相互制約，灌漿、注氮等常規(guī)防滅火措施已經(jīng)很難取得較好的效果，需要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，引進(jìn)當(dāng)前行業(yè)最新的防滅火技術(shù)、措施和工藝并加以綜合運(yùn)用，才能取得防滅火的實(shí)際成效。

關(guān)鍵詞：煤礦；采空區(qū)；自然發(fā)火

中圖分類號(hào)：TD752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）06-0152-02

1 背景介紹

當(dāng)前，科學(xué)防控采空區(qū)煤層自燃已成為當(dāng)前礦井安全生產(chǎn)的主要任務(wù)之一。煤炭自燃不單單引發(fā)礦井火災(zāi)，控制不好經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致瓦斯爆炸，其產(chǎn)生的一氧化碳等有毒有害氣體給井下作業(yè)的工人帶來生命威脅?？谧螙|礦第13#煤自燃傾向性為容易自燃，自燃傾向等級(jí)為I類，最短發(fā)火期僅為36天；在生產(chǎn)過程中，13#煤層的1304工作面采空區(qū)出現(xiàn)過自然發(fā)火現(xiàn)象，帶來嚴(yán)重的安全威脅。因此，在實(shí)踐中摸索出煤礦采空區(qū)防滅火技術(shù)措施就顯得十分的重要和必要。

2 煤體自燃分析

（1）煤體自燃發(fā)展過程一般分為3個(gè)階段，即潛伏階段，自熱階段和自燃階段。（2）煤層若發(fā)生自然，首先是煤本身要具有自然傾向性，煤炭在經(jīng)過開采后采空區(qū)遺煤呈現(xiàn)破碎狀態(tài)并呈現(xiàn)一定的厚度。（3）工作面回采后，頂板垮落下來，存有大量空隙，風(fēng)流滲入空隙形成漏風(fēng)通道使遺煤氧化，最終導(dǎo)致自然發(fā)火。

3 工作面采空區(qū)防滅火實(shí)踐

1304工作面平均煤厚4.7m。自回采以來，采取灌漿和注氮防滅火措施，工作面受斷層影響推進(jìn)度較慢，且工作面內(nèi)殘煤較多，采空區(qū)內(nèi)殘煤氧化開始加速，在架間取樣化驗(yàn)中出現(xiàn)了乙烯，自此，在增加灌漿量和注氮量的基礎(chǔ)上，新引進(jìn)一套光纖傳感防自燃發(fā)火監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)指標(biāo)氣體的在線監(jiān)測(cè)，同時(shí)首次引進(jìn)注液態(tài)二氧化碳防措施，對(duì)敏感區(qū)域進(jìn)行注液態(tài)二氧化碳，并同時(shí)采取控制漏風(fēng)等其他措施。

出現(xiàn)乙炔氣體后，每天不少于一次向工作面注液態(tài)CO2，每次灌注2～4m3不等。自5月19日夜班起，對(duì)工作面上、下隅角、工作面79-80#架間進(jìn)行灌注液態(tài)CO2，共注入液態(tài)CO2量為206m3。在沒有灌注液態(tài)CO2前，工作面架間溫度在28-29℃，灌注后工作面架間溫度顯著下降，溫度在26-27℃。采空區(qū)注入液態(tài)CO2后有效的降低了采空區(qū)溫度、氧含量，液態(tài)CO2氣化后擴(kuò)散速度較快以致CO2含量升高，CO2在一段時(shí)間內(nèi)濃度會(huì)逐步降低，衰減時(shí)間范圍內(nèi)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充灌注，結(jié)合以上數(shù)據(jù)分析采空區(qū)灌注液態(tài)CO2應(yīng)對(duì)灌注點(diǎn)進(jìn)行定時(shí)、定點(diǎn)、定量灌注[1]。

工作面收作期間，對(duì)上下隅角噴注專門的堵漏材料，防止通過上下隅角向采空區(qū)漏風(fēng)。對(duì)切眼區(qū)域、工作面進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷中出現(xiàn)的局部高冒點(diǎn)可以先噴漿覆蓋，再充填不燃性材料，根據(jù)工作面實(shí)際情況選取位置點(diǎn)、架間漏風(fēng)點(diǎn)注瑞米材料進(jìn)行封堵，減少向采空區(qū)漏風(fēng)。對(duì)工作面上隅角接頂區(qū)域進(jìn)行高密度噴注，并對(duì)工作面?zhèn)€別架前沿進(jìn)行堵漏噴注，確保工作面上隅角接頂區(qū)不漏風(fēng)。加強(qiáng)對(duì)上下隅角處擋墻的管理，嚴(yán)禁隨意拆除擋墻造成采空區(qū)漏風(fēng)現(xiàn)象[2]。

4 防滅火綜合性措施效果分析

通過采取灌漿、注氮、注液態(tài)二氧化碳等防滅火措施，我們利用一氧化碳作為標(biāo)志性氣體，利用不同的方法對(duì)一氧化碳的濃度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過一氧化碳濃度在一系列防滅火措施實(shí)施前后的數(shù)值變化，來分析判斷1304工作面防滅火技術(shù)措施的效果[3]。

4.1 措施前后工作面氣體變化情況

1304工作面自2月10日開始，每天進(jìn)行一次灌漿，2月19日開始，每小班對(duì)采空區(qū)進(jìn)行注氮，對(duì)工作面上隅角和工作面高抽巷定期取氣樣進(jìn)行分析，2月下旬工作面上隅角和工作面高抽巷部分氣體含量變化分析情況見表1所示。

4.2 工作面重點(diǎn)區(qū)域CO情況分析

工作面過斷層期間11#架CO變化曲線圖1所示。從圖中可以看出，受斷層影響，導(dǎo)致推進(jìn)度慢、殘煤多，導(dǎo)致架間的CO濃度持續(xù)升高。自4月下旬開始，各架間重點(diǎn)區(qū)域陸續(xù)開始連續(xù)檢查出CO，其中11#架左右CO濃度相對(duì)較高（最高為780ppm）并在3月份架間取樣化驗(yàn)中出現(xiàn)乙烯。在開始采用多種綜合防滅火措施同時(shí)加快工作面過斷層速度，工作面架間重點(diǎn)區(qū)域CO濃度開始下降。至3月下旬架間CO情況開始穩(wěn)定在100ppm以下，直至4月上旬工作面通過斷層開始進(jìn)入正?；夭蓧K段，架間CO趨近于0。

4.3 工作面上隅角、回風(fēng)流CO變化情況

工作面上隅角密閉墻內(nèi)和回風(fēng)流中的CO濃度變化趨勢(shì)圖，從圖可知，工作面自回撤支架作業(yè)以來，采取束管監(jiān)測(cè)的方式，配合人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，采取注氮、灌漿、注液態(tài)二氧化碳等綜合防滅火措施，在整個(gè)回撤過程期間，回風(fēng)流內(nèi)未檢測(cè)出CO，個(gè)別地點(diǎn)偶爾出現(xiàn)一氧化碳，且濃度很低，均未超過20ppm。

5 結(jié)語

本文結(jié)合口孜東礦1304工作面防滅火工作實(shí)際，通過對(duì)煤炭自燃情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采取灌漿、注氮機(jī)注液態(tài)二氧化碳等技術(shù)措施來開展防滅火工作，通過以上灌漿、注氮、注液態(tài)二氧化碳等綜合性發(fā)滅火技術(shù)措施后，工作面上隅角、高抽巷內(nèi)O2、CO含量有所下降，CO2含量有所上升，有效的降低了采空區(qū)溫度，起到了良好的惰化防火效果，在針對(duì)1304工作面防滅火工作開展期間出現(xiàn)的問題及采取的一系列處理措施，使該工作面在回采、過斷層及收作過程中有效控制了采空區(qū)遺煤自燃，保證了工作面回采及收作的安全，為以后礦區(qū)的工作面防滅火工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李潔瑩.煤田火災(zāi)的成因、危害和治理技術(shù)[J].能源技術(shù)與管理，2011，（04）：89-90.

[2]楊世杰，王正元.易燃煤層自燃火災(zāi)原因及綜合防治技術(shù)[J].煤礦科學(xué)技術(shù)，1995，（6）：35-38.

[3]劉景華.礦井火災(zāi)防治技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.