煤礦開采易自燃煤層防火技術研究

龐清華

鐵法能源有限公司大隆礦 遼寧調兵山 112700

煤炭的開采工作難度大，危險性高，特別是易自燃突出煤層，由于引發火災的可能性大，在井下處理和控制火災的難度大，會給開采人員帶來更大的危險。無煤柱技術改變了以往對巷道維護的方式，去除了采煤工作面間區段煤柱，在煤層開采方面具有更多優點，能合理開發煤炭資源，改善巷道維護，減少巷道掘進量，有利于礦井安全生產和改善礦井技術經濟效果。

1 礦井煤層自然發火的影響因素

煤層采掘中，有以下情況之一者，即為煤的自然發火：（a）煤層出現了明火、煙霧等；（b）CO等各種煤自燃產生的氣體超過了一定的濃度；（c）因為煤氧化放熱，使周邊的溫度超過了70℃。煤層自然發火的影響因素為：（a）煤化程度。總體來看，煤的煤化程度越高，越容易自然發火[1]。但即使是同樣的煤化程度，在不一樣的地區環境下，其自燃性也會表現出比較大的差異；（b）煤巖成分。各種煤中的煤巖成分不同，因為不同的煤巖有不同的氧化性，所以煤的自燃性在一定程度上會受到這種因素的影響；（c）水分。水的作用相對比較復雜，既有促進自燃的作用，同時也有阻燃的作用；（d）煤中S等礦物質。根據研究結果，當煤層的含硫量超過一定的程度后，就成為了容易自然發火的煤層；（e）開采技術會對煤的自然發火有很大影響，如果回采率過低，那么遺留下來的煤會較多，這些比較松散的遺留煤極有可能自然發火。

2 自然發火的預防措施

（1）井下巷道必須做到設計合理，通風系統穩定、簡單，從設計上滿足防滅火要求，不尾隨采煤工作面掘進。（2）實施均壓通風措施。工作面停采封閉后及時采取均壓措施，使工作面上、下順槽兩密閉的風壓差減小，進而減小漏風達到防止向采空區供氧的目的，防止采空區的煤炭自燃。（3）綜放順槽掘進過程中出現的頂煤破碎、冒落區域、地質構造區域，沿空掘進過程中因片幫、躲避硐、聯絡巷、裂隙等與采空區溝通的區域，必須及時采取噴漿等堵漏措施，必要時可直接壓注凝膠或其他無機充填材料。（4）綜放工作面停采后，必須及時對工作面頂煤破碎區、高冒區、支架后尾梁上部浮煤及存在自燃隱患區域壓注凝膠。（5）加強自然發火的預測預報工作，充分利用束管監測系統、色譜分析、紅外探測和分析可疑地點的氣體成分和溫度變化情況，發現火災隱患及時采取措施進行處理。（6）工作面開切眼、回采期間推進速度慢或工作面停采時堅持預埋注漿管路，進、回風隅角定期施工隔離段，并對隔離墻壓注凝膠，減小向采空區的漏風。（7）堅持對綜放工作面實施采后注漿（仰采工作面）或注氮（俯采工作面）措施。在條件允許的情況下，最大限度地增大注漿數量，消除火災隱患；尤其是工作面開切眼、停采線要加大注漿量，盡量將其上、下兩頭三角充實。（8）充分利用安全監控系統，對礦井環境參數實施連續監測，特別是監測到CO、CH4和溫度異常時，必須查明原因，采取措施，消除隱患。（9）對于因生產接續原因造成不能及時回撤的工作面，停采后在工作面安設監測束管，并做到及時封閉，封閉后對其封閉區域內壓注惰氣。

3 井工礦井煤層自然發火預測分析

3.1 井工礦井煤層自然發火預測方法

如果能在發火之前就判斷出煤的自燃趨勢，對于礦井火災的防治將會起到巨大的作用。目前應用得比較好的一種方法是自燃傾向性預測法，這種方法通過模擬煤層的客觀存在環境進行理論分析，并結合現場的觀測結果做出預測。這種方法的預測結果可靠性比較高，能在實際中應用[2]。

3.2 井工礦井煤層自然發火預報技術

煤層自燃后會產生各種氣體并且環境溫度也會升高，通過井下人工提取試樣進行成分分析，即可判斷是否有自燃現象發生。目前來看，比較先進的井工礦井煤層自然發火預報技術就是在線實時監測預報系統。及早識別自然發火對于礦井安全生產至關重要。

4 井工礦井煤層自燃防治技術

4.1 調節風壓

前面提到壓力穩定時，進入礦區的風量大小跟風的阻力值成反比，而在同樣的環境中，阻力值一定，可以通過調節風壓來控制進入礦區的風量大小。根據開采需要，在著火危險性大時，比如在推進的中期階段，風量和熱量都最可能達到著火條件，所以可以增加風壓，減少進風量，破壞著火所需條件，降低危險性。

4.2 阻化劑防滅火技術

煤炭自然發火是煤與空氣中的O2相互作用的結果，在漏風不可避免的情況下，在煤的表面噴灑1層隔氧膜，能阻止或延緩煤的氧化進程。阻化劑主要是由其成分中的鹵化物起到防滅火的作用，這些鹵化物能大量吸水，使煤體周圍的水分增多，水分本身吸熱而阻燃，那么它就能起到很好的滅火效果。使用這種防滅火方法的優勢在于其技術相對比較簡單，新投資設備也比較少，在一些少土的地方可以使用這種方法。

4.3 注氮方式

防滅火注氮分為連續注氮和間歇注氮。連續注氮方法是從工作面開始回采至回采結束連續注氮，主要適合于工作面采空區發火特別嚴重（如火區下采煤）且推進度較慢的工作面。間歇注氮的方法是在工作面出現發火征兆時或工作面停產時進行注氮[3]。

5 結語

礦井火災防治技術的基本出發點是消除煤自然發火的基本條件，由于出發點不同，相應的防滅火技術措施也不同。選擇具體的防滅火技術措施前，應系統地分析礦井火災的可能原因，貫徹“預防為主，防滅結合”的防滅火方針，從預測、預報、設備管理、規章制度等方面制訂詳細的防滅火措施。