急傾斜煤層火災防治措施綜述

徐冰

（國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

急傾斜煤層火災防治措施綜述

徐冰

（國投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

煤炭自燃發火是礦井的一大災害，它不僅影響生產，使國家資源遭到損失，還會因回采率低使礦井般務年限縮短，降低礦井投資效益。更為嚴重的是一旦發生火災，如果處理不妥，很有可能誘發重大瓦斯、煤塵爆炸事故，使礦井蒙受損失，職工的生命安遭受威脅。因此防治煤炭自燃發火就成為煤礦生產中的重要環節。安徽國投新集有限公司新集三礦為急傾斜煤層開采礦井，特殊的煤層條件決定了礦井火災的特殊性，本文主要介紹了國投新集能源股份有限公司新集三礦多年來針對急傾斜煤層火災防治措施及經驗。

急傾斜煤層；火災預防；注氮；注漿

1 礦井概況

安徽國投新集有限公司新集三礦為急傾斜煤層開采礦井，礦井核定生產能力為75萬噸/年。主采煤層為13煤、11-2煤、8-1煤，各煤層平均厚度分別為3.8m、2.65m、2.71m。各煤層的傾角為60～90度。礦井開拓方式為立井多水平、集中大巷、分區石門開拓。采區巷道布置方式為各煤層分別布置采區巷道，煤層內采區巷道為生根系統小眼平行布置，小眼間距5米。礦井的開采方式為采區內各煤層至上而下開采，工作面后退式。采用沿走向推進，偽傾斜柔性掩護支架放炮落煤，全部陷落法管理頂底板的采煤方法。根據三礦急傾斜煤層采區生根系統為小眼布置的特點，建礦以來煤層自燃發火大多發生在采空區封閉墻附近。

2 急傾斜煤層防滅火特殊性

2.1 束管監測系統

急傾斜煤層工作面開采后采空區內煤矸依靠重力自然下落，如安設束管監測系統冒落的煤矸容易將束管砸壞，使束管起不到應有的監測作用。

2.2 灌漿問題

新集三礦采煤方法為偽傾斜柔性掩護支架采煤法，開采過程中一般首先回采上部工作面，等上部工作面開采完畢封閉一段時間后，方布置下一工作面。如對煤層灌漿后易造成潰漿潰水，對下一回采工作面構成水患威脅。

3 急傾斜煤層火災預防措施

3.1 采用夾層注漿技術對采空區進行封閉

工作面回采完畢以后，在45天內對采空區進行封閉。為確保采空區封閉質量，采用夾層注漿技術進行封閉：首先由通風區劃定封閉位置，并對封閉位置前后5m采用雙棚支護，增加支護強度；然后使用瓦石、砂漿砌筑兩道密閉墻，并對施工位置巷道進行掏槽，掏槽深度不小于500mm，墻體厚度700mm，雙墻間距1m，最后對雙墻之間夾層注滿水泥，并對外側墻壁進行噴漿。

采用夾層注漿技術對采空區進行封閉，極大的增加了密閉強的嚴密性，提高墻體抗壓能力，極大的減少了采空區漏風造成的自然發火事故。

3.2 氮氣惰性氣體防滅火技術

惰性氣體防治礦井火災，是世界主要產煤國家所公認為行之有效的技術措施。我國早在50～60年代曾使用爐煙（地面固定式燃燒煤炭制取含有N、C的一種惰性氣體）、干冰（固態CO2）防治礦井火災；進入70年代，四川天府煤礦、遼寧阜新等局進行液氮防治火災的試驗與應用，取得了成效；進入80年代末，撫順局利用氧氣廠尾氣（氨）在厚煤層放頂煤綜采面防治采空區自然發火成功。

目前，地面永久制氮系統及井下移動制氮機是礦井防滅火氮氣的主要來源。現在新集三礦通過在地面建立永久制氮機站，通過風井、水平巷道各級上山布置主干管路，分水平、分階段布置支管路，對各采區密閉墻內進行注氮，惰化采空區內氣體，達到防止采空區自燃發火的目的，并取得了良好效果。

現通過新集三礦2013年3月11日對241105采空區注氮前后采空區內氣體變化情況分析注氮效果（見表1）。

圖1 采空區雙層注漿封閉示意圖

表1 采空區氣體分析表 （檢測日期：2013-3-11）

通過注氮前后采空區內氣體變化情況可以明顯看出，注氮后采空區內氧氣濃度明顯降低。說明通過采區密閉墻內注氮，可以有效惰化采空區內氣體，達到防止采空區自燃發火的目的。

3.3 利用標志氣體對煤層火災進行早期監測

煤層自燃程度與標志氣體的關系煤是以碳氫為主體并含有其他礦物元素的礦物體。煤體自燃一般要經過潛伏期（即吸附氧化）、自熱期（即氧化聚熱）、發展期（即著火臨界階段）和發生明火等階段（個別煤種并不一定經過這4個階段），由于煤自燃的各個階段溫度不同，所產生具有代表性的氣體也不同，如CO、C2H4、C2H2等。如果我們利用這些氣體作為煤層自燃的標志氣體，對其進行預測預報，可以對判別煤的自燃程度，及時采取針對性的措施，消除隱患，防止其發展成災等工作有著指導性的意義。

新集三礦每7天對全礦采空區密閉墻內氣體溫度等情況進行普查一遍，并對重點區域定期取氣樣利用氣象色譜儀進行氣體分析，掌握煤層內CO、C2H4、C2H2等各項指標的內在規律，從而有效地防止煤層火災的發生。退一步講，即使產生了煤層火災隱患，若煤層火災的早期預測預報工作扎實，手段齊備，裝備齊全，就能及時發現隱患，準確判斷煤自燃處在什么樣的階段，可以將隱患消除在災害之前，達到防患于未然的目的。

3.4 礦井火災預測預報系統

對煤礦井下可能發生火災的危險地點進行監測并將監測結果傳輸到地面調度室進行分析，以便及時發現險情，采取措施消除火災隱患，提高礦井抗御火災的能力。同時可用來觀察被封閉火區的滅火質量。用火災預測預報系統預報外因火災的主要目的在于火災發生的初始階段及時發現火源，確定火區位置，發出報警信號，方便調度室及時采取有效的對災變處理措施，將火災撲滅在發生的初期。

新集三礦于2004年底安裝了井下安全監控系統，在井下各回風石門、回采工作面及密閉墻前安設了CO傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等，其中CO傳感器16臺，溫度傳感器7臺，煙霧傳感器7臺，對井下有火災危險的區域性和地點的CO和溫度變化情況進行時時監控，及時發現隱患并進行處理。

4 小結

急傾斜煤層自燃發火是諸多因素綜合作用的結果，并且有一定的規律可循；加強采掘工作面的現場管理，提高工程質量，提高廣大職工的防火意識，是減少或消滅煤層自燃發火的重要前提。另外，堅持采空區防滅火預測預報工作，掌握自然發火征兆；加大通風設施維修力度，減少采空區漏風，從而盡可能減少采空區漏風供氧；科學合理地調配風量，嚴格按照《煤礦安全規程》要求的需風量配風，堅持低風量低風壓原則，降低工作面采空區漏風風路兩端的風壓差，以減少漏風，進而達到防滅火的目的；加大防滅火投入力度，引進新的防滅火技術裝備等措施，也是有效控制礦井火災的重要組成。

致謝

本文對急傾斜煤層防滅火的研究報告的完成，是國投新集能源股份有限公司新集三礦各級領導及相關部門的大力配合的結果。另外，對本文所參考文獻的作者在此致以衷心的感謝。

［1］國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[S].北京：煤炭工業出版社，2006.

［2］國家煤礦安全監察局.礦井火災防治(新)B類[M].徐州：中國礦業大學出版社，2004.

［3］煤礦安全規程讀本編委會.煤礦安全規程讀本[M].北京：煤炭工業出版社，2005.

［4］王省身，張國樞.礦井火災防治[M].徐州：中國礦業大學出版社，1990.

［5］王省身，等.礦井災害防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2005.

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［7］陳水峰.煤礦自燃火災防治[M].北京：煤炭工業出版社，2004.

［8］徐精彩，張辛亥等.煤層自樵膠體防滅火理論與技術[M].北京：煤炭工業出版社，2003.

［9］古惠田，等.煤礦職工安全手冊(河南神火煤電公司)[S].徐州：中國礦業大學出版社，2005.

Steep on Fire Control Measures of Coal Seam

XU Bing
(SDIC Xinji Energy Co.,Ltd.,Huainan Anhui 232100,China)

Coal spontaneous combustion is mine,it is not only a disaster,make national resources affect production loss,also because of low stoping rate of a coal mine,mine,shorten service benefit of investment.More serious is a fire,if negligent treatment,it is possible to induce significant gas and coal-dust explosion accident,mines,the worker's loss of life,under threat.Prevention of coal spontaneous combustion will become an important link in the mine production.Anhui rapid-developing xinji Co.,LTD as XINJI No.3 coal seam mining coal mine,the special conditions of mine fire determines the particularity,this paper mainly introduces the SDIC XINJI ENERGY COMPANY LIMI.ANHUIHUAINAN XINJI No.3 All these years for mine coal seam fire prevention measures and experience.

Steep coal seam;Fire prevention;Fill nitrogen;Fill slurry

王迎迎］