淺談煤層自燃發火的治理

摘要：陽泉煤業公司對8403工作面自燃發火原因進行分析，因地制宜，治理火災，確保了礦井安全生產。

關鍵詞：預防 自然發火 治理

1 概況

陽煤集團五礦位于山西省平定縣城西南，地理坐標為東經113°35′28″，北緯37°46′23″。含煤地層為下二迭統山西組及上石炭統太原組，開采的15#煤層自燃傾向性等級為Ⅰ類，傾角一般為5°～10°左右，15#主采煤層平均厚度6.75m，為易自燃煤層，礦井地質構造屬四類。

2008年9月17日0點班3時5分8403工作面割煤期間后部溜出現明火，8403工作面平均煤厚8.74m 平均采高2.5m。通風采用U+I型通風系統，根據回采推進方向劃分為三個區域，工作面推進至160～470米的310米范圍為E2異常區，地質構造復雜，至2008年8月30日，褶曲構造發生急劇變化，89－114架割頂板，工作面不再割底，為適應煤層坡度變化，減少工作面丟煤，工作面采取調坡措施，調坡坡度在7－17°，平均坡度12°。到9月17日該褶曲已到39-46架位置，并且在81架揭露落差大于3米的逆斷層，工作面39-46和60-96架割頂板。火災發生時回風風排瓦斯純量為12.964m3/min（瓦斯濃度0.7%）；內尾風量180m3/min，內尾風排瓦斯純量為1.98m3/min（瓦斯濃度1.1%），工作面正常生產期間，由地區瓦檢工每班檢查一次工作面全長范圍以及進回風落山角、內錯尾巷、回風風流CO氣體以及溫度、高溫掛汗點等；由專職火區觀測工每周對工作面CO氣體及高溫掛掛汗等煤層自燃發火征兆進行全面檢查。并填寫火區觀測周報每周上報礦分管領導。到9月17日工作面著火前工作面及進回風內尾均沒有CO氣體，無自然發火征兆。

2 著火原因分析

2.1 瓦斯來源 8403是大采長工作面，該面通風系統、抽放系統完善，但是地質構造復雜，局部范圍采煤環境變化異常，工作面共有二處割頂，分別為39-46架，60-96架，其中81架存在一落差約在3-4米的逆斷層。迫使機組沿煤層上部割石頭推進，本煤層瓦斯在地質構造和應力作用下呈不均恒涌出，特別是在工作面下部空間，局部瓦斯濃度超過規程限定，這是瓦斯的主要來源。

2.2 火源 工作面局部地段因地質采煤機組割石頭、前后工作溜運石頭，且巖層中含有硫鐵礦夾層，極易產生摩擦火花，前溜空間較大，風流穩定，不易積聚瓦斯，即使產生火花也不易引燃瓦斯，后溜空間狹小，且構造區域瓦斯涌出不均恒，一旦產生摩擦火花，便會造成局部著火事故。所以，機組、工作溜與石頭產生的摩擦火花是主要火源來源。

2.3 發火原因 8403工作面回采過程中由于遇地質構造，工作面沿煤層頂板推進，留有6米厚的底煤。本煤層瓦斯含量高，在后溜運行過程中刮板與溜槽發生機械摩擦產生火花，遇底版瓦斯涌出造成瓦斯燃燒。

3處理措施與效果

3.1 插管噴注阻化液、埋管注膠 堅持24h插管對采空區不間斷的進行噴注阻化液，確保落煤全部濕潤。8403工作面33架至121架共打注水釬40根，并在工作面鋪設一趟灑水水管配合支架液管同時向落山側著火部位進行注液。

組織膠粉50袋、注膠泵一臺及18根￠800mm瓦斯管到達8403工作面。

3.2 火區密閉 經集團公司救災指揮部及礦領導對8403工作面火情進行現場勘測分析，8403工作面36架至106架后部溜落山側由于游離態瓦斯漂移造成工作面落山側著火點反復出現明火，無法采取直接滅火方法處理，故決定進行永久密閉。

17時40分內錯尾巷、回風、進風開始清底組織密閉施工。截止18日16時8403內錯尾巷閉墻施工完成，19日7時32分8403工作面進風墻施工完成，7時37分8403工作面回風墻施工完成，救護隊于7時55分對三道閉墻同時上擋牌封堵。并由通風隊派專職瓦檢工每班觀測一次8403工作面進風、回風、內錯尾巷高溫火點氣體（CO、CO2、CH4、溫度等）濃度變化，匯報并留有詳細記錄。

3.3 地面注氮 9月22日經集團公司、礦有關領導研究決定，由地面向工作面打鉆孔注氮(地面注氮孔位置：鉆孔布置在工作面采空區距切巷采幫15m，進風順槽采幫側煤壁30m)。9月30日與井下8403工作面貫通，共打鉆606m，10月1日下套管共計602m并進行封孔。

10月3日開始注氮，注氮裝置在運行中孔口溫度掌握在-15°到-40°之間。截止10月14日8403工作面地面累計注氮28車（10噸/車），合計238000m3。

4 實施效果

根據8403回風墻內溫度已穩定降至17度及進、回風、內尾墻內氧氣濃度穩定降至0.19%，一氧化炭濃度穩定降至13MMP。可判定8403工作面自燃發火已熄滅。

5 結論與建議

5.1 地質因素的影響 從陽泉一礦發生的幾起自然發火來看，有50%位于斷層，50%位于陷落柱。三礦、四礦也有幾起分別位于斷層和陷落柱發火次數占總發火次數的30%左右，說明地質構造對自然發火有很大的影響。鑒此，對于過地質構造時和過地質構造后要加強通風管理，采用拋灑阻化劑(MgCl2)、插管噴注阻化液、在工作面下隅角利用汽霧阻化泵進行汽霧阻化。配比濃度為MgCl2∶水=1∶5。埋管注膠，煤層打鉆注水等措施來預防火災的發生。

5.2 工作面漏風的影響 目前，15煤層開采普遍采用巖石上下山和巖石集中巷的布置方式，區段隔離煤柱在開采集中壓力作用下產生裂隙造成漏風，工作面采用綜采放頂煤采煤方法，均有由于工作面漏風而引起的自然發火。設法減少漏風壓差。

5.3 日常管理 綜放工作面因加快推進速度，防止積水，要求排水方向與工作面坡度一致，在回風設排水系統。工作面后部溜安設噴霧，在工作面后部溜全長范圍敷設一趟靜壓水管，作為落山噴霧專用供水管路；每架上2道噴咀，保證開溜先開噴霧，停溜后再停噴霧；并明確責任人保證霧化效果要好。

通風要求保證工作面的風量滿足稀釋瓦斯要求，防止瓦斯積聚，通風隊測風人員要每2天測定8403工作面風速。掌握風量分配，為8403工作面風量調整提供依據。火區觀測工、瓦檢工要對采、掘工作面塌頂處、變坡點及CO較大地點進行定期檢查，以便于分析對比，同時要認真檢查工作面風流、落山角、回風風流、架間、巷道頂部等地點CO、CO2、溫度等參數，并認真填寫圖表和牌板，發現異常及時匯報調度。

6 結語

根據火區不同階段特點，相應采用了插管噴注阻化液、埋管注膠、封閉火區、地面注氮等綜合措施經過個多月時間就成功撲滅了該起自燃火災。此后沒有出現火區復燃跡象，保證了工作面安全生產，取得了良好的社會經濟效益。

參考文獻：

[1]五礦四采區8403工作面火災事故分析報告.

[2]五礦四采區8403工作面啟封會議紀要.

[3]馮靜雨，陳永峰，邊汝亮.陽泉礦區15煤層自然發火的原因及規律[J].陽泉:煤，2004.1.

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