易自燃煤層采煤工作面預(yù)防自然發(fā)火措施

裴寶平

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正暉煤礦管理分公司，山西 隰縣 041300）

1 引言

正暉煤礦當(dāng)前主要開采己16-17煤層，開采工藝為炮采炮掘工藝，屬于殘采階段。礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為1.83 m3/min，相對(duì)涌出量為2.82 m3/t；CO2絕對(duì)涌出量為2.29 m3/min，相對(duì)涌出量為3.53 m3/t，鑒定為低瓦斯礦井。該煤礦己16-17煤層煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為17.66%，該煤層多次發(fā)生自燃現(xiàn)象，自然發(fā)火期約為1～3個(gè)月，記錄顯示最短自然發(fā)火時(shí)間為20d，因此，做好己16-17煤層自然發(fā)火的預(yù)防措施，是保障該煤礦高效高產(chǎn)安全開采的基礎(chǔ)。

該煤礦因采掘接替的需要，在殘采階段從24092下工作面風(fēng)巷外側(cè)重新設(shè)定24092外工作面。當(dāng)24092下工作面推進(jìn)至24092外機(jī)巷處工作面倒向到24092外工作面，此時(shí)必須先對(duì)24092外工作面進(jìn)行開采，待完成后再搬回24092下工作面進(jìn)行開采。因此即24092下工作面有2.5個(gè)月的停采時(shí)間，在該時(shí)間段里24092外工作面與采空區(qū)是相互連通的狀態(tài)，非常容易發(fā)生自然發(fā)火現(xiàn)象，影響到24092下和24092外兩個(gè)工作面的開采安全，24092下工作面倒向前示意圖如圖1所示。因此制定該煤礦24092下工作面的自然發(fā)火防治措施，保障煤礦的開采安全。

圖1 24092下工作面倒向前示意圖

2 影響自然發(fā)火因素分析

煤炭自然發(fā)火主要是指具有自燃傾向性的煤被氧化、升溫、燃燒的過程，從煤炭發(fā)生自燃的必要因素來進(jìn)行分析。

（1）工作面的采煤方法對(duì)自然發(fā)火的影響。炮采工藝會(huì)給采空區(qū)留有相應(yīng)的殘煤，為自然發(fā)火提供了基礎(chǔ)條件。

（2）工作面的回采工藝對(duì)自然發(fā)火的影響。炮采工藝使得煤體比較破碎，表面積增大，能增加與氧氣的接觸面，加速煤料的氧化，當(dāng)散熱條件不好時(shí)就會(huì)造成升溫過快發(fā)生煤炭自然發(fā)火。

（3）工作面的風(fēng)速、風(fēng)量對(duì)自然發(fā)火的影響。24092下工作面停采階段，24092外工作面與采空區(qū)是相互連通的狀態(tài)，外界風(fēng)流經(jīng)過會(huì)造成新鮮空氣在采空區(qū)的擴(kuò)散，為煤的自燃提供了充足的氧氣。

（4）工作面推進(jìn)速度對(duì)自然發(fā)火的影響。工作面的推進(jìn)速度會(huì)造成浮煤的堆放時(shí)間和位置發(fā)生相應(yīng)的變化，從而影響到浮煤的自燃。

通過對(duì)影響自然發(fā)火因素的分析，掌握了煤炭自然發(fā)火的基礎(chǔ)條件。正暉煤礦安全科基于影響自然發(fā)火的因素，針對(duì)24092下工作面的實(shí)際工況，制定了24092下工作面預(yù)防自然發(fā)火的技術(shù)措施。

3 預(yù)防自然發(fā)火的措施研究

3.1 隋化采空區(qū)

（1）在24092下工作面的開采當(dāng)中，距離停采線40 m時(shí)就必須從24092下工作面向采空區(qū)噴灑阻化劑溶液來達(dá)到預(yù)防自然發(fā)火的目的，阻化劑溶液為濃度20%的MgCl2飽和溶液。該工作面回采階段阻化劑溶液噴灑量達(dá)到了41.5t，實(shí)踐效果表明阻化劑溶液能有效地抑制采空區(qū)浮煤的自燃。

（2）在距離工作面停采線30m時(shí)，每間隔10m事先預(yù)鋪設(shè)注阻管路，停采期間能利用注阻管路及時(shí)地進(jìn)行注阻和注水作業(yè)。

（3）設(shè)計(jì)安裝2臺(tái)制氮機(jī)組，注氮量1500m3/h，氮?dú)鉂舛?7%，通過接設(shè)管路同時(shí)向采空區(qū)輸送氮?dú)狻?/p>

（4）24092下工作面停采的2.5個(gè)月期間，在24092外工作面上隅角通過水槍進(jìn)行注阻，防煤炭自燃。

3.2 加快回采速度，提高回采率

24092下工作面采用炮采炮掘工藝，在推進(jìn)期間應(yīng)該及時(shí)組織對(duì)浮煤的清理作業(yè)，保障采空區(qū)內(nèi)不存在有浮煤，從而在源頭上切斷煤炭發(fā)生自燃的現(xiàn)象。在24092下工作面的推進(jìn)實(shí)踐當(dāng)中，經(jīng)驗(yàn)表明該工作面月推進(jìn)速度大于72 m時(shí)，在采空區(qū)的停留時(shí)間將小于20 d的最短自然發(fā)火時(shí)間，滿足防火需要。

3.3 降低工作面風(fēng)壓，減少風(fēng)流擴(kuò)散半徑

24092下工作面停采后，必須降低工作面風(fēng)壓，減少風(fēng)流擴(kuò)散半徑。具體措施為：在下機(jī)巷口建臨時(shí)風(fēng)門一組；拆除24112擋風(fēng)墻刮板輸送機(jī)；對(duì)擋風(fēng)墻進(jìn)行維修、堵漏；對(duì)下機(jī)巷進(jìn)行噴漿，厚度控制在50 mm左右，增加下機(jī)巷的支護(hù)效果，強(qiáng)化漏風(fēng)封堵效果。

3.4 隔絕采空區(qū)供氧的措施

該工作面停采后，必須在工作面老塘方向懸掛風(fēng)障起到阻隔氧氣的作用，如圖2所示。

圖2 工作面預(yù)防自然發(fā)火措施示意圖

3.5 技術(shù)管理措施

（1）對(duì)24092下機(jī)巷的防塵設(shè)備的供水管路進(jìn)行檢修，保障供水管路的供水壓力。（2）24092下工作面停采期間，風(fēng)障需要覆蓋到降溫防止自燃。（3）臨時(shí)風(fēng)門設(shè)定的位置需要安設(shè)刮板輸送機(jī)，調(diào)整風(fēng)量在180 m3/min左右，降低向老塘的供風(fēng)量。（4）采空區(qū)的注阻和注水必須分開作業(yè)，前半月主要進(jìn)行噴灑20%的MgCl2飽和溶液阻化劑的作業(yè)，后半月進(jìn)行注水作業(yè)，作業(yè)時(shí)間控制在2.5h左右。（5）通風(fēng)部需要安排專人每天對(duì)24092工作面區(qū)域的的通風(fēng)情況及通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行檢修，保障通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性。（6）24092下工作面停采期間，每班安排救護(hù)隊(duì)員跟蹤檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳、溫度、瓦斯等數(shù)據(jù)指標(biāo)，并及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)。（7）成立施工部門，全面負(fù)責(zé)供水管路、鋪設(shè)注阻管路和風(fēng)障的技術(shù)管理工作，同時(shí)配合通風(fēng)部門及時(shí)完成相應(yīng)的注阻、注水工作。

4 實(shí)踐效果分析

對(duì)預(yù)防技術(shù)措施實(shí)施前后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看到，預(yù)防技術(shù)措施實(shí)施后，CO、CO2和CH4濃度都明顯地降低了，工作面上隅角和采空區(qū)的溫度分別降到 25℃和24℃，可以有效地防止煤層自然發(fā)火情況的發(fā)生。

表1 預(yù)防技術(shù)措施實(shí)施前后對(duì)比表

5 結(jié)語

正暉煤礦24092下工作面預(yù)防自然發(fā)火措施的成功實(shí)施及實(shí)踐效果表明，該技術(shù)措施能有效地預(yù)防自然發(fā)火。該預(yù)防發(fā)火技術(shù)措施的成功經(jīng)驗(yàn)為易自燃煤層工作面倒向后自然發(fā)火措施的制定提供了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)煤礦的安全開采，提高煤炭的回采率奠定了基礎(chǔ)。