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(lèi)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(lái)生命威脅。口孜東礦第13#煤自燃傾向性為容易自燃，自燃傾向等級(jí)為I類(lèi)，最短發(fā)火期僅為36天；在生產(chǎn)過(guò)程中，13#煤層的1304工作面采空區(qū)出現(xiàn)過(guò)自然發(fā)火現(xiàn)象，帶來(lái)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(guò)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(guò)開(kāi)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(lái)，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(lái)，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(kāi)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(xiàn)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(méi)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(zhuān)門(mén)的堵漏材料，防止通過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(kāi)始，每天進(jìn)行一次灌漿，2月19日開(kāi)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(jiàn)表1所示。

4.2 工作面重點(diǎn)區(qū)域CO情況分析

工作面過(guò)斷層期間11#架CO變化曲線(xiàn)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(kāi)始，各架間重點(diǎn)區(qū)域陸續(xù)開(kāi)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(kāi)始采用多種綜合防滅火措施同時(shí)加快工作面過(guò)斷層速度，工作面架間重點(diǎn)區(qū)域CO濃度開(kāi)始下降。至3月下旬架間CO情況開(kāi)始穩(wěn)定在100ppm以下，直至4月上旬工作面通過(guò)斷層開(kāi)始進(jìn)入正常回采塊段，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(lái)，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(guò)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(guò)20ppm。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合口孜東礦1304工作面防滅火工作實(shí)際，通過(guò)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(lái)開(kāi)展防滅火工作，通過(guò)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(kāi)展期間出現(xiàn)的問(wèn)題及采取的一系列處理措施，使該工作面在回采、過(guò)斷層及收作過(guò)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.