煤礦綜放工作面防滅火技術研究

周振偉 劉巖 平頂山天安煤業股份有限公司十三礦通風科

一、均壓通風防滅火技術

統計結果顯示，在煤炭生產過程中，煤炭自燃是主要的危害之一，大部分的煤礦火災都是由煤炭自燃引起的。與此同時，在煤礦中多采用綜采工作面，煤炭開采過程中產生很多與其他巷道（采空區）的裂縫，導致其他巷道（采空區）和采空區連通，漏風問題嚴重，與此同時，采空區煤炭粉碎性較高，埋下了巨大的煤炭自燃隱患。（1）均壓通風防滅火技術原理。分析均壓通風防滅火技術的原理，關鍵在于科學調配通風系統調整和通風設施等手段，通過對漏風區域空氣壓力的調整，控制漏風風壓，達到抑制煤炭自燃的目的，更進一步的可使著火區惰化，實現滅火。（2）均壓通風防滅火技術分類。①邊眼暢通均壓法。為快捷的實現掘進期間的煤炭運輸，部分煤礦企業常在工作面附近設置邊眼，在回采結束后，應對工作面進行封閉，最大程度降低運料巷口的壓差，減少或者控制采空區漏風情況。②通風系統調整均壓防火法。作為一種主動式的防滅火方式，采用降低采面風量的均壓方法，主要是采取降低或改變其端點壓差等通風系統調整來實現均壓防火目的，可在采空區兩端實現均壓。③設置調節風門均壓法。主要解決采空區并聯漏風問題，該項均壓技術可在工作面停采之后，保證一定量的回流風量，控制采煤工作面的瓦斯濃度，通過科學調節工作面兩端的風力壓差，對采空區的漏風情況進行控制。④全負壓通風改為正壓通風法。在撤除工作面運輸巷的設備后，建議立即對運輸巷進行封閉，并在合適的位置設置局部通風機，局部通風機的風筒連接至工作面拆架處，目的在于實現正壓通風，達到減少采空區漏風的目的。⑤風窗與風機聯合均壓。在采空區后部漏風嚴重的情況下，可采用風窗與風機聯合均壓。一般的做法是在進風巷設置通風機，并在回風巷內使用調節風窗，木垛的設置可充分利用工作架拆除之后余留的空間，應注意的是使用該種方式，需加強進風側的防滅火控制技術。

二、綜放工作面不同回采時期的防滅火技術措施

（一）初采階段

初采階段頂煤暴露相對完整，變形較小，移架后只有少部分頂煤出現垮落，而且在開采初期也無法放頂煤，這樣就導致開切眼處存在較多的遺煤。同時綜放工作面開發眼處斷面較大，在礦壓影響下煤體易被壓裂破碎，從而形成漏風供氧和蓄熱的環境。再加之綜放支加設備安裝時間較長，初采階段系統之間還無法完全協調好，這也使工作面推進速度慢。由于采空區范圍過小，而且壓實程度處于較低水平，針地采空區進行灌漿作業時，積存難度較大，一般會沿阻力小的通道流向工作面，注入惰性氣體也易隨風流散。這種情況下，切眼處煤的漏風供氧情況直接決定了該處煤的自燃，因此在具體防滅火工作是，宜采取有效的堵漏措施或采取采面每支架后部溜子里側灑阻化劑的主動措施。

（二）順利回采期間

系統經過初采階段的磨合后，工作面推進速度會有所提升，采放過程中各個環節實現了合理銜接，而且遺留在采空區內的浮煤數量也相對減少，縮小了采空區自燃帶過渡。因此在工作面順利回采階段，需要做好規律性指標氣體的超前預測預報措施，同時還要將廢棄的壓風和靜壓水管預埋在采空區內，并將其作為注氮和灌漿的管路，有序的向采空區內注氮和灌漿，達到阻燃和降溫的效果。

（三）工作面推進受阻期間

煤層在演變過程中在地質作用下會出現一些異常構造帶，如褶曲、斷層、夾矸等，這必然會對煤層原有連續性和完整性造成不同程度的破壞。工作面推移至這些構造帶位置時，推進速度會變緩。而且在構造帶位置處，斷層處煤層在擠壓和張拉作用下會堆積大量的浮煤，漏風通道也十分復雜，漏風情況較為嚴重。另外，自燃帶前移速度變緩，采空區浮落煤長時間則會處于漏風氧化和蓄熱升溫的狀態下。（1）隔氧降溫。具體可以利用黃泥或是粉煤灰包裹碎煤或是對裂紋孔隙進行填堵，以此來對煤氧結合進行有效隔離。浮煤溫度的控制可以利用水汽化吸熱來實現，并且在水汽化后也能夠對煤層表面與氧氣的結合進行有效隔離，向采面架間每隔5架利用水管往采空區灑水措施，濕潤采空區浮煤。為了能夠將采空區的氧氣置換出來，可以通過注惰氣來降低氧氣濃度，并從源頭上阻斷煤氧結合。通過應用利用采煤工作面上隅角埋設的兩趟管路中埋設深、淺的管子交替注MEA阻化劑技術，其集上述三項技術于一體，效率高，可以對煤自由基的產生起到抑制作用。（2）加快工作面推進速度。在工作面推進過程中，當受到阻礙時，具體可以采用放炮、更換割煤機切齒等措施來強行進行推進，促使采空區自燃帶快速移動，縮短浮煤在自燃帶中的滯留時間，避免出現氧化自燃，以此來防范遺煤自燃問題。

（四）工作面撤架期間

回采完的綜放工作面，宜鋪網撤架，在具體鋪網作業時，采取只割煤不放煤，這不僅利于回撤工作面支架，同時還能夠減少采空區漏風問題，但同時將大量的煤遺留在采空區內。而且回撤支架后頂煤會出現垮落，遺煤整體破碎呈現出松散狀態，這給遺煤自燃發火提供良好的條件。在防滅火過程中，利用采煤工作面上隅角埋設的兩趟管路中埋設深、淺的管子交替注MEA阻化劑的措施。利用沙袋在進風巷和回風巷端頭堆砌擋風墻，并要留設灌漿和注氮的管路。完成沙袋墻施工后，在密閉墻內墻附近插管至碎煤內部進行膠體材料灌注，增強密閉墻的整體氣密性。在工作面進風巷，通過預埋的注氮管路將氮氣長距離和持續不斷注入，注射過程中還要對氮氣純度進行檢驗，保證氮氣的純度始終處于標準值范圍內，同時利用上隅角埋設的兩趟管路，埋設淺的管子進行注鹽水，達到破壞煤的自燃化學性質及調整通風系統，采取均壓措施，減少采空區供風。

三、結語

作為我國煤礦開采中的主要自然災害，煤炭自燃是我國重點煤礦，礦井火災事故的主要原因之一。近年來隨著綜放開采技術的提升和大規模應用，礦井的生產效率和煤炭資源的綜合開發效率大大提升。與此同時，該項技術在使用過程中存在采空區遺留殘煤多，冒落高度大，漏風嚴重等問題，在一定程度上提升了自燃的概率，制約了煤礦的安全生產。