易自燃煤層采煤工作面綜合防滅火技術研究

摘 要 肥礦集團涿鹿安泰煤業(yè)有限責任公司整合的涿鹿縣三礦（東溝、胡莊、興梁），均屬易自然發(fā)火煤層，煤層發(fā)火期3-6個月，由于煤層自然發(fā)火期較短，嚴重制約了礦井下一步在掘進和回采過程中的安全生產(chǎn)。文章論述了易自燃煤層采煤工作面綜合防滅火技術，包括預防性灌漿技術、充填復合凝土技術、聚氨酯隔風噴涂技術、化學凝膠防滅火技術，以及防治上、下隅角遺煤自燃的技術。

關鍵詞 易自然；采煤工作面；防滅火；技術

中圖分類號：TD75 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0089-01

煤炭自燃火災是我國煤礦安全生產(chǎn)面臨的一大突出災害，中國大型礦井中約有72.1%的礦井存在煤層自燃災害。煤礦井下自然發(fā)火易誘發(fā)火災、瓦斯爆炸等事故，產(chǎn)生的有毒有害氣體，嚴重威脅礦工生命安全、惡化自然生態(tài)環(huán)境。隨著科技進步和管理水平的提，凝膠、二氧化碳、氮氣、三相泡沫等先進防滅火技術手段的推廣應用，我國煤礦百萬噸發(fā)火率逐年下降，但煤礦自燃火災防治形勢仍較為嚴峻。本文重點探索易自燃煤層采煤工作面回采期間的防滅火技術，以促進礦井的安全生產(chǎn)。

1 礦井概況

礦集團涿鹿安泰煤業(yè)有限責任公司整合的涿鹿縣三礦（東溝、胡莊、興梁），均屬易自然發(fā)火煤層，煤層發(fā)火期3-6個月，由于煤層自然發(fā)火期較短，嚴重制約了礦井下一步在掘進和回采過程中的安全生產(chǎn)。據(jù)調(diào)查，鄰近礦井冀中能源的涿鹿煤礦牛西井就因受自然發(fā)火影響造成重大的經(jīng)濟損失和危及人身安全。因此，研究應用科學合理的防滅火措施，采取有效而針對性強的防滅火手段，成為保障礦井安全生產(chǎn)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的重要課題。本文結(jié)合礦井的實際，重點探討采煤工作面綜合防滅火技術，采用先進的預防性灌漿技術、充填復合凝土技術、聚氨酯隔風噴涂技術、化學凝膠防滅火技術和防治上、下隅角遺煤自燃的技術，有效的控制了煤層的自燃，達到了保證礦井安全生產(chǎn)的目的。

2 易自燃煤層采煤工作面綜合防滅火技術

2.1 預防性灌漿技術

當前，通常廣泛應用的一種防治煤層自燃的技術是預防性灌漿技術。在要求分層開采和存在分層工作面的過程中，務必將黃泥漿灌入工作面的采空區(qū)。在對黃泥漿進行配置的時候，水跟黃泥間的比例應當高于1：5，保障每一天至少一個班灌漿空區(qū)，通過濕潤水分包裹采空區(qū)遺煤，防止出現(xiàn)遺煤氧化聚熱的現(xiàn)象，在灌漿的過程中需要將每一次的灌入量減少，且將灌漿的次數(shù)增多。這項技術的缺陷是：倘若不適當?shù)夭僮鳎瑫е鹿ぷ髅媾軡{情況的出現(xiàn)，這不利于整個開采過程的順利進行。倘若工作面巷頂部存在殘留煤皮或冒頂空洞的現(xiàn)象，那么就應當實施一定的策略加以解決。當前，經(jīng)常應用的一項技術是人工插管注漿冒頂空洞，針對未存在冒頂之處通過機械插管進行注漿，借助鉆機打鉆，再將注漿管插入，這個時候，最好控制至少3米的注漿管的長度，確保大概4米的孔間距，以及控制大概45度的鉆孔角度。在回采結(jié)束之后，應當將密閉墻加設在工作面進風口位置，通過綜采線位置鋪設的管道實施封閉式的注漿，對它實施間斷的填充。

2.2 充填復合凝土技術

通常在冒頂范圍比較大、冒頂區(qū)長，以及冒頂高的位置應用充填復合凝土防治技術。根據(jù)下面的計量對復合凝土加以配置：15%的固化劑、50%的水，剩下的是黃土。通常要求大概五分鐘的時間來固化凝結(jié)。在填充的時候，借助充填機的作用，復合凝土原料往稠漿液轉(zhuǎn)化，然后借助高壓泥漿泵在鉆孔當中進行填充，在凝結(jié)之后，變成最后的復合凝土。

2.3 聚氨酯隔風噴涂技術

聚氨酯隔風噴涂技術是一種非常重要的滅火技術，它是在封閉架頂碎煤、架后供氧通道、拆除工作面支架、繼續(xù)擰噴涂工作面架后與架頂時候所應用的一種技術。其中，阻燃劑、發(fā)泡劑、多元醇聚醚、催化劑、異氰酸酯等是制作聚氨酯噴涂的過程中需要的原材料。其中，我們稱作異氰酸酯為所謂的黑料，它這個組分屬于獨立性，而它其余的原材料被叫做白料。在進行制作的時候，僅僅要求等量地混合攪拌這兩種材料就行，它的制作過程十分簡單，以及制作迅速，不耽誤時間。聚氨酯涂料有著比較強的發(fā)泡性能，能夠?qū)崿F(xiàn)大概25倍，并且黏著性能好，在架縫表面位置涂抹的時候，在發(fā)泡膨脹之后，能夠添堵出現(xiàn)漏風現(xiàn)象的任何空隙，從而實現(xiàn)理想的效果。

2.4 化學凝膠防滅火技術

化學凝膠防滅火技術是封閉堵漏和局部高溫點的一項關鍵技術。生產(chǎn)化學凝膠的重要原料是水玻璃與碳酸氫銨，化學凝膠當中的碳酸氫銨大概占到3%，而水玻璃大概占到3%-9%，在壓注的過程中通過注漿泵與三通管連接鉆孔間。含量愈高的促凝劑有利于加速成膠的過程。倘若對空洞實施大量和快速地充填，一般借助膠體泥漿，在對膠體泥漿進行配置的時候，通常是借助地面灌站輸送水玻璃到井下，再加入促凝劑。

2.5 防治上、下隅角遺煤自燃的技術

在完成采面拉架放頂后，通過灑水進行降溫，進而確保隅角里面煤的濕潤與低溫。在進風側(cè)周圍，為了增加隅角漏風濕度，應當創(chuàng)建一道水幕，且保障它的長時間運行，對煤層的自燃進行有效地控制。在處理下隅角高溫點與隔離采空區(qū)漏風的時候，應當通過應用臨時封閉以及充填凝膠的技術。在工作過程中，應當持續(xù)地創(chuàng)建新型的密閉墻，再填充凝膠，避免出現(xiàn)自燃的情況。

3 結(jié)論

綜上所述，易自燃煤層采煤工作面的綜合防滅火這項工程較為復雜，煤礦礦井的工作者需要全面地認知出現(xiàn)自燃的條件，體會煤層自燃的影響因素，像是產(chǎn)量、地質(zhì)、通風等，實施有效的策略處理和預防自燃的情況，確保煤礦的順利生產(chǎn)和人員安全。

參考文獻

[1]徐精彩，文虎，鄧軍，等.凝膠防滅火技術在煤層內(nèi)因火災防治中的應用[J].中國煤炭，1997，23（5）：28-30.

[2]周春山，鄔劍明，王俊峰，吳玉國.滅火技術在高瓦斯封閉火區(qū)的應用[J].中國煤炭，2011，37（3）：90-92.

[3]鹿存榮，楊勝強，李偉，等.元堡煤礦 1901綜放面初采期采空區(qū)一氧化碳超限原因分析及防火措施[J].中國煤炭，2007，37（10）：99-101.

[4]梁曉瑜，王德明，秦波濤，等.粉煤灰三相泡沫防治煤炭自燃的應用研究[J].中國煤炭，2006，32（10）：40-42.

作者簡介

李偉（1977-），男，漢族，工程師、注冊安全工程師，2007年畢業(yè)于山東科技大學采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任山東能源肥礦集團涿鹿安泰煤業(yè)公司胡莊煤礦生產(chǎn)副礦長。endprint