易自燃煤層采煤工作面預防自然發火措施

裴寶平

（山西汾西礦業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，爆炸指數為17.66%，該煤層多次發生自燃現象，自然發火期約為1～3個月，記錄顯示最短自然發火時間為20d，因此，做好己16-17煤層自然發火的預防措施，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外工作面與采空區是相互連通的狀態，非常容易發生自然發火現象，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 影響自然發火因素分析

煤炭自然發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火的影響。炮采工藝會給采空區留有相應的殘煤，為自然發火提供了基礎條件。

（2）工作面的回采工藝對自然發火的影響。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生煤炭自然發火。

（3）工作面的風速、風量對自然發火的影響。24092下工作面停采階段，24092外工作面與采空區是相互連通的狀態，外界風流經過會造成新鮮空氣在采空區的擴散，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生相應的變化，從而影響到浮煤的自燃。

通過對影響自然發火因素的分析，掌握了煤炭自然發火的基礎條件。正暉煤礦安全科基于影響自然發火的因素，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火的技術措施。

3 預防自然發火的措施研究

3.1 隋化采空區

（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下工作面向采空區噴灑阻化劑溶液來達到預防自然發火的目的，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。

（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，保障采空區內不存在有浮煤，從而在源頭上切斷煤炭發生自燃的現象。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，在采空區的停留時間將小于20 d的最短自然發火時間，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）采空區的注阻和注水必須分開作業，前半月主要進行噴灑20%的MgCl2飽和溶液阻化劑的作業，后半月進行注水作業，作業時間控制在2.5h左右。（5）通風部需要安排專人每天對24092工作面區域的的通風情況及通風設備進行檢修，保障通風系統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、瓦斯等數據指標，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據進行檢測，結果如表1所示。

從表1數據可以看到，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的溫度分別降到 25℃和24℃，可以有效地防止煤層自然發火情況的發生。

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火。該預防發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火措施的制定提供了相應的經驗，為實現煤礦的安全開采，提高煤炭的回采率奠定了基礎。