煤礦自然發火的井下防治策略分析

摘要：隨著煤礦礦井開采深度的不斷加深，礦壓和地溫都在逐漸提高，為了防止煤炭出現自然發火的情況出現，目前都采用集注阻化劑泥漿、膠體、注氮和均壓為輔的礦井快速防滅火技術，盡管如此，煤炭自然發火事故，仍然給我國的煤礦事業造成了很多損失，本文就煤礦自然發火的井下防治策略發表自己的觀點，希望能對煤礦開采工作有一定的幫助，對自然發火的井下防治有一定的幫助。

關鍵詞：深部礦井 自然發火 綜合防治技術

煤炭自燃發火是煤礦開采中的重大災害之一，根據相關數據統計，在我國的現有煤礦中，54.9％的國有重點煤礦都有可能會發生自燃發火的危險，部分煤礦年產2.5萬噸以上的大型煤礦礦井中有三成左右的煤礦有自燃危險，到2010年為止，我國煤礦發生的火災中，自燃發火約占礦井火災的七成以上，特別有些自然發火嚴重的煤礦礦區，如山東的兗州、遼寧的撫順、黑龍江的鶴崗、甘肅的窯街等地的煤礦，由于地域的原因，自然發火的機率特別大。

煤層的自然發火傾向性是煤層自然發火的危險性的重要指標之一，他與煤礦開采技術條件有著十分密切的關系。煤層的自然發火傾向性只是衡量煤層自然發火危險性的指標之一，要客觀地評價煤層自然發火的危險性，還必須綜合考慮煤層的地質條件特征、礦井開采條件特征、礦井通風條件特征等對自燃的影響。

1 影響煤層自然發火的主要因素

煤礦開采過程中，因為煤炭本身原始溫度較低、煤炭內的水分含量大、礦壓較小，所以瓦斯的涌出量并不是很大。在開采煤炭的過程中，一定要保證井下風流穩定，風量較小。隨著開采深度的逐漸增加，煤層的埋藏就相對較深，所以成煤的時期也逐漸向前推進，煤層埋藏的原始溫度不斷增大，煤體內的水分慢慢減少，而礦壓則在不斷增大，所以瓦斯的涌出量隨著深度的深加而增大。

采煤過程中要求通風量大，從而能夠增加煤體的供氧能力，迅速加快煤炭的氧化過程。由于煤礦開采強度的不斷加大，市場對煤礦的需求量也在不斷的增大，采煤的工藝水平由原先的分層式開采到目前的放頂式開采，煤炭產量也得到了進一步的增加，相應的瓦斯涌出量也在增大，為了稀釋生產過程中出現的瓦斯，必須加大通風量，風量的增大，加快了浮煤的氧化速度與氧化程度，為煤層的自燃發火提供了條件。

2 自然發火的井下防治策略

2.1 綜合防滅火技術路線

目前，國內煤礦礦井常用的防火滅火技術在防治煤層自燃火災中有著十分重要的作用，但是并不是每種防火滅火技術都能夠適應每一次的自燃火災，每一種防火滅火技術都存在一定程度的不足與欠缺。

針對我國山西、河北等地的煤礦，結合當地的氣候地理條件，我們認為應當采取綜合性防火滅火路線，綜合采用集注阻化劑泥漿、膠體、注氮和均壓的防火滅火方法，有效解決自然發火。

2.2 注漿注膠防滅火措施

注漿注膠是煤礦礦井防火滅火的主要方法，煤礦礦井中泥漿的濃度濕度對防滅火的效果影響非常大，泥漿濃度越高，對防火滅火的效果越好，而目前國內部分煤礦礦井仍然在使用傳統的黃泥注漿系統，這個系統的制漿濃度很難控制，水土比例較低，通常在5：1左右，而制出的漿又因井下漿液流失量太大，注漿效率十分低下。所以，筆者希望煤礦企業應當為煤礦安全重想，更換更新注漿系統，將煤礦礦井井下的自然發火防治措施落實到位，同時，我們還可以進行地面自動控制，實現注漿原料基料、膠凝劑、懸浮劑的定質定量的控制，并按照設置要求進行漿液的配比。

2.3 注氮防火滅火

當煤礦礦井中氧氣含量降低到總體的4％～8％時，可以有效抑制煤炭的氧化自燃，當礦井下氧氣含量降低到2％以下的時候，可以完全抑制煤炭等可燃物的隱燃和復燃。所以根據以上的防火機理，我們可以向礦井采空區持續注入氮氣，并使注入的氮氣滲透到采空區、冒落區、裂隙帶等非作業地區，形成一條氮氣惰化帶，為煤礦礦井鋪上一層保護罩，這樣可以有效達到抑制采空區自燃的目的。

2.4 煤層自然發火的防治對策

防止煤炭自燃的主要方法就是要排除煤礦的自然發火條件，這些條件包括巷道的合理布置，合理的煤炭開采順序等，同時消除供氧條件，減少礦井下氧氣含量，選擇設置合理的通風系統，采用均壓、漏風檢測與堵漏防熱技術等，有效破壞蓄熱蓄氧的環境。

2.5 正確開拓，合理開采

正確地開拓巷道布置，合理有效的開采方法，對煤層發生自燃發火的控制影響非常大，這就要求我們煤礦采礦技術人員必須從開采設計到煤礦開采的施工管理，都必須考慮煤層自然發火的問題，既要保證煤礦生產又要兼顧防止煤炭自然發火。從防止煤炭自燃發火的角度，我們應當考慮對巷道進行合理的布置，也要求礦井的通風系統必須完善、煤層切割較少、回采率較高、采空區容易封閉，能夠有效防治井下自然發火。

2.6 采用高壓注水

在高壓作用之下，讓高壓水通過煤層的裂隙滲透到煤體的層理、節理當中，當煤體吸收了大量的水分之后，煤質會變軟變酥，這樣的煤質適合煤炭的存儲，也增加了煤炭的可放性，避免了因為存放煤炭時而產生的大量煤塵。

2.7 礦井巷道噴層內壓注凝膠

為了防止出現因為長期漏風氧化而積蓄的熱量，除了采取噴漿以外，煤礦礦井還應當在噴漿層內壓注凝膠，進行有效降溫及隔熱。在煤礦回采前，在巷道頂板處每隔2-4米，均勻布置2個鉆孔，孔深直至煤層的頂板，板下直徑20毫米進行套管，將凝膠均勻的壓注到噴層內。因為凝膠具有堵漏、阻化等良好的隔熱性能，并具有良好的熱穩定性，能夠起到阻止煤炭氧化防止煤炭自燃發火。

2.8 提高回采效率，加快回采進度

科學進行組織開采工作、提高煤礦的回采率、加快回采的推進速度，這樣做不僅僅是提高煤炭的開采產量，加快完成季度的生產任務，而且煤礦回采可以減少煤炭的堆積量，同時降低煤體水分的散失，有效減少煤炭的自燃發火，對防止煤炭的自然發火具有十分重要的作用。回采的高效率進行可以為煤炭的自然發火的防治有著巨大的影響。

如果回采的速度較快，那么煤炭在氧化帶內停留的時間較短，煤炭自然發火之前就能進入窒息帶，就不會發生自燃發火；反之，如果回采的速度較慢或受到條件限制，就極有可能發生自燃發火。

3 結語

煤礦自然發火是煤礦安全生產的重要隱患，本文從煤礦自燃發火的原因入手，客觀條理地分析了隨著礦井的開采深度逐漸加深，影響煤炭自燃的地質原因、開采原因、通風原因，根據煤炭自燃的三個基本條件，提出了一系列的防治煤礦自然發火的有效策略，筆者堅信，只要煤礦企業堅持“以防為主，防滅結合”的基本原則，把各項措施都落實到位，把安全施工放在管理首位，就能夠切實有效地預防煤層自然發火。

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