特厚煤層綜放工作面回撤期間預防自然發火的技術應用

李天軍 汪宇

（遼寧省鐵嶺市調兵山市鐵煤集團大平礦，遼寧 鐵嶺 112700）

大平煤礦位于三臺子煤田西部，煤層厚度2.5～16.7m，屬特厚煤層。煤種為長焰煤，具有自然傾向性，屬自燃煤層。采煤方法為綜采放頂煤方法。從2002年開采至今，每當綜放工作面回撤時，采空區都會出現一氧化碳嚴重超限現象。經過多年的實踐與摸索，加強了綜放工作面回撤期間預防自然發火技術的研究和探討，在預防綜放工作面回撤期間自然發火技術方面取得了較大進步，效果顯著。

1 煤層概況

大平煤礦主采煤層是1#、2#煤層復合而成的單一復合煤層，屬于特厚煤層，采用綜采放頂煤開采方法。煤種為長焰煤，具有自燃傾向性，屬Ⅱ級自然發火煤層，自然發火期為1～3個月。多年來，綜放工作面停采回撤期間一直存在自然發火隱患，S2N1段綜放工作面表現尤為嚴重。經過技術人員不懈研究與探索，采取了一系列預防自然發火的有效措施，使綜放工作面回撤期間自然發火隱患得到了有效預防。

2 特厚煤層綜放工作面回撤期間自然發火原因分析

大平礦煤層具有自燃傾向性，且氧化速度較快。綜放開采采空區頂板冒落高度大，采空區淺部短時間內不能及時壓實，造成采空區漏風通路多，且漏風量較大。工作面回采率較低，采空區內遺煤較多，在動力作用下呈破碎狀態堆積，使煤體具備漏風通路和蓄熱環境。綜放工作面開采強度大，為處理瓦斯，工作面配風量較大，導致采空區漏風量較大，為煤炭自燃提供了充足的氧氣。工作面停采后，原工作面推進速度與采空區氧化帶之間的抑制動平衡被打破，造成氧化帶持續氧化升溫。根據經驗，采空區氧化帶與自然帶一般在工作面的30m之后，但三臺子煤田屬極軟巖巖層，礦壓極大，工作面放頂后，頂板冒落跟進較快，在礦壓作用下冒落物壓實充分，經多年經驗分析，采空區內煤炭氧化自燃起始位置距工作面8～10m左右，且此處供氧充足，極易產生煤碳自燃。工作面機頭、機尾端頭支架處不能放頂煤回收，使采空區內遺煤大量堆積，成為自然發火隱患。由于綜放設備體型、重量、數量均大于其它機型，回撤難度較大，造成綜放工作面回撤時間較長。

3 特厚煤層綜放工作面回撤期間預防自然發火的技術應用

3.1 提高回采率

減少綜放工作面采空區的遺煤量。

采取有效措施提高綜放工作面放頂煤回收率，特別是綜放工作面停采前上網期間，必須放凈頂煤，采空區見巖石，巖石帶寬度為6-8米。此階段不必考慮矸石混入量，應盡可能減少綜放工作面采空區的遺煤量，從而降低采空區自然發火的可能性。

3.2 噴漿封閉

對工作面上、下隅角回撤硐室和工作面架后全部噴漿封閉，減少采空區漏風。

為防止由于停滯時間過長，采空區內遺留的浮煤氧化自燃。上網完畢后對工作面上、下隅角用不燃性材料進行徹底封堵，要求封堵上下隅角全斷面，防止和減少向采空區漏風。

在工作面上、下隅角以及回撤硐室的頂板及兩幫和工作面架后露煤處全部噴漿封閉。要求噴漿要噴嚴噴實，不許留孔洞，減少采空區漏風。

3.3 預防性灌漿

工作面停采后，對采空區進行預防性灌漿

在臨回撤前放頂煤時，在工作面每隔15m向采空區內預埋設φ108mm、長度為10m的注漿管，管的一端通向采空區，一端用膠管與注漿支管相連。注漿濃度按水：泥=3：1配比，地面防火水池儲水量不少于200m3。在工作面回撤期間根據實際情況進行有針對性重點注漿。尤其是氧化地點較嚴重的工作面上、下隅角注漿。

還可在支架后部向采空區進行插管注漿，使用φ25mm長度為1.8m鐵管，每隔5米插入采空區，進行全面注漿，在采空區周圍形成一個泥漿防護帶，防止煤炭自燃。

3.4 注氮滅火

利用氮氣的窒息性能，迅速降低注入去內的氧氣含量，抑制采空區遺煤的自燃，減少采空區漏風，降低溫度。

根據采空區注氮氣防火機理，氮氣壓入到回采工作面采空區中，相對降低采空區內氧氣含量，使采空區內氣體惰化，阻止煤炭的氧化；能使采空區形成正壓，減少或杜絕空氣進入采空區；能降低采空區的氣體溫度和周圍介質溫度。而且氮氣加入到瓦斯混合氣體中可使瓦斯爆炸下限提高，上限降低，氮氣每增加1%時，爆炸下限即提高0.017%，上限下降0.54%。進而消除瓦斯爆炸危險；防止煤的自然發熱和自燃；降低燃燒強度。

利用地面安裝的移動式膜分離制氮裝置，氮氣產量為1000m3/h。通過地面立孔至井下總排注氮管路，在南二北一綜放工作面的上、下隅角和整個工作面每隔30m向采空區埋設φ60mm長度為10m注氮管，持續注氮氣。注氮量的大小視支架間一氧化碳濃度的高低和溫度的高低而定，對一氧化碳濃度高和溫度高的氧化激烈的地區加大注氮量，使氧化危險區和全部惰化。為加速惰化，回撤初期可加大注氮量，隨后可根據取樣化驗的分析結果，酌情予以減少。起到抑制氧化遺煤自燃的作用，同時還減少采空區的漏風，降低溫度。

3.5 降低風量

在放工作面停采后，在滿足安全的前提下，及時降低工作面風量，以減少采空區漏風。

工作面在鋪網期間開始根據采場瓦斯情況，逐漸減風，在回撤期間，隨著瓦斯涌出量的遞減，在滿足安全的前提下，及時降低工作面風量。南二北一綜放工作面正常生產時的供風量是1630m3/min，到回撤結束時供風量降到500m3/min，在回撤支架期間采場風量穩定在650～750m3/min之間。

3.6 保證回撤通路暢通，優化回撤工藝和組織管理，提高回撤速度，縮短回撤時間。

提前做好回撤巷道的暢通工作，S2N1段綜放工作面在回撤前已經將巷道變形嚴重的地段，進行拉拉底和翻修，達到了回撤設備的要求。并合理組織回撤工藝。由運順撤出采煤機運順的變電列車、皮帶機、轉載機、采煤機。由回順撤出工作面前、后運輸機，可以平行施工，一般20天內可完成回撤任務，提高回撤速度，縮短回撤時間，防止采空區自燃發火。

3.7 加強預防自然發火安全監測

回撤工作面設專職瓦檢員每天要對該采場進行一次預測預報，檢測地點為采場后三角點、工作面、回風流和局部異常架子空，并進行取樣化驗全分析。發現異常情況，及時進行處理；瓦斯檢查員要每班帶CO檢定器、礦用紅外測溫儀、火棍，觀測儀器，隨時檢測CO、CO2、CH4、O2濃度和空氣溫度等情況。

利用礦井安全監測系統進行實時監控，在回順巷道口10～15米處設置一臺一氧化碳傳感器和一臺溫度傳感器，一氧化碳傳感器報警值為24PPM，計算機用紅色發出信息，隨時對巷道風流中的一氧化碳和溫度進行監測。當回風流中一氧化碳濃度和溫度有異常情況時，查明原因，立即采取措施進行處理。

每班對工作面重點地段取樣化驗分析，對預防綜放工作面回撤期間自然發火起到了重要的監測和指導作用。

4 結論

預防特厚煤層綜放工作面回撤期間自然發火，應以預防為主，超前采取措施，不要盲目依靠某一種手段，只要及時、果斷地采取多種技術措施綜合使用，就一定能取得顯著的預防效果。

[1]石必明，成新龍.能位測定與示蹤技術聯合檢測復雜采空區漏風[J].礦業安全與環保，2002年02期.

[2]聞全.深部開采礦井煤炭自然發火防治技術[J].煤炭科學技術，2008，07.