易自燃煤層采煤工作面預防自然發(fā)火措施

裴寶平

（山西汾西礦業(yè)集團正暉煤礦管理分公司，山西 隰縣 041300）

1 引言

正暉煤礦當前主要開采己16-17煤層，開采工藝為炮采炮掘工藝，屬于殘采階段。礦井瓦斯絕對涌出量為1.83 m3/min，相對涌出量為2.82 m3/t；CO2絕對涌出量為2.29 m3/min，相對涌出量為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個月，記錄顯示最短自然發(fā)火時間為20d，因此，做好己16-17煤層自然發(fā)火的預防措施，是保障該煤礦高效高產安全開采的基礎。

該煤礦因采掘接替的需要，在殘采階段從24092下工作面風巷外側重新設定24092外工作面。當24092下工作面推進至24092外機巷處工作面倒向到24092外工作面，此時必須先對24092外工作面進行開采，待完成后再搬回24092下工作面進行開采。因此即24092下工作面有2.5個月的停采時間，在該時間段里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行分析。

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

（2）工作面的回采工藝對自然發(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，當散熱條件不好時就會造成升溫過快發(fā)生煤炭自然發(fā)火。

（3）工作面的風速、風量對自然發(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)，外界風流經過會造成新鮮空氣在采空區(qū)的擴散，為煤的自燃提供了充足的氧氣。

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

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

3 預防自然發(fā)火的措施研究

3.1 隋化采空區(qū)

（1）在24092下工作面的開采當中，距離停采線40 m時就必須從24092下工作面向采空區(qū)噴灑阻化劑溶液來達到預防自然發(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到了41.5t，實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，每間隔10m事先預鋪設注阻管路，停采期間能利用注阻管路及時地進行注阻和注水作業(yè)。

（3）設計安裝2臺制氮機組，注氮量1500m3/h，氮氣濃度97%，通過接設管路同時向采空區(qū)輸送氮氣。

（4）24092下工作面停采的2.5個月期間，在24092外工作面上隅角通過水槍進行注阻，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，在推進期間應該及時組織對浮煤的清理作業(yè)，保障采空區(qū)內不存在有浮煤，從而在源頭上切斷煤炭發(fā)生自燃的現(xiàn)象。在24092下工作面的推進實踐當中，經驗表明該工作面月推進速度大于72 m時，在采空區(qū)的停留時間將小于20 d的最短自然發(fā)火時間，滿足防火需要。

3.3 降低工作面風壓，減少風流擴散半徑

24092下工作面停采后，必須降低工作面風壓，減少風流擴散半徑。具體措施為：在下機巷口建臨時風門一組；拆除24112擋風墻刮板輸送機；對擋風墻進行維修、堵漏；對下機巷進行噴漿，厚度控制在50 mm左右，增加下機巷的支護效果，強化漏風封堵效果。

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障起到阻隔氧氣的作用，如圖2所示。

圖2 工作面預防自然發(fā)火措施示意圖

3.5 技術管理措施

（1）對24092下機巷的防塵設備的供水管路進行檢修，保障供水管路的供水壓力。（2）24092下工作面停采期間，風障需要覆蓋到降溫防止自燃。（3）臨時風門設定的位置需要安設刮板輸送機，調整風量在180 m3/min左右，降低向老塘的供風量。（4）采空區(qū)的注阻和注水必須分開作業(yè)，前半月主要進行噴灑20%的MgCl2飽和溶液阻化劑的作業(yè)，后半月進行注水作業(yè)，作業(yè)時間控制在2.5h左右。（5）通風部需要安排專人每天對24092工作面區(qū)域的的通風情況及通風設備進行檢修，保障通風系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。（6）24092下工作面停采期間，每班安排救護隊員跟蹤檢測一氧化碳、二氧化碳、溫度、瓦斯等數(shù)據(jù)指標，并及時進行匯報。（7）成立施工部門，全面負責供水管路、鋪設注阻管路和風障的技術管理工作，同時配合通風部門及時完成相應的注阻、注水工作。

4 實踐效果分析

對預防技術措施實施前后的相關數(shù)據(jù)進行檢測，結果如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看到，預防技術措施實施后，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 預防技術措施實施前后對比表

5 結語

正暉煤礦24092下工作面預防自然發(fā)火措施的成功實施及實踐效果表明，該技術措施能有效地預防自然發(fā)火。該預防發(fā)火技術措施的成功經驗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的經驗，為實現(xiàn)煤礦的安全開采，提高煤炭的回采率奠定了基礎。