同忻礦綜放工作面綜合防滅火技術分析

郭世偉

（同煤國電同忻煤礦有限公司 通風部，山西 大同037000）

8107綜放工作面開采石炭二疊紀3＃～5＃煤層，根據煤炭科學研究總院重慶研究院2011年6月對同忻煤礦煤層取樣化驗結果：煤層自燃傾向性等級屬Ⅱ類，吸氧量為0.54cm3／g干煤，煤層最短自然發火期為42天。該面煤層厚度3.64～21.9m，平均13.8m，回采3.9m，放煤高度9.9m，采放比平均達到1∶2.5。由于工作面推進速度較慢，采空區浮煤多，自然發火危險性增大；開切眼、運輸巷、回風巷成型時間長和停采期間因撤架完成封閉的時間長，同時因“兩道兩線”的丟煤量大，也容易發生自燃。本文對綜合工作面的防滅火技術進行分析。

1 綜合防滅火措施

礦井火災發生的原因大致可以分為兩種，一種是外因，就是人為因素造成的，另外一種是內因，一般的內因是指煤炭自燃所引起的火災。煤炭自燃的條件有兩個，一個是可以觸發火災的熱源，另一個是空氣的供給。本文所分析的綜合防滅火技術，就是以這兩個起因為基礎，進行防滅火工作。

1.1 注氮工藝和方法

采空區防火注氮，采用預埋雙管注氮工藝。具體作法是：在8107綜放面的進風側沿進風順槽埋設1趟注氮管路，埋入采空區20m后開始注氮（根據8100工作面注氮工藝），同時又埋入第二趟注氮管路。當第二趟注氮的管口埋入采空區20m時向采空區注氮，同時埋設第3趟注氮管路，當第一趟管路埋入采空區60m時停止注氮。如此循環，直至工作面采完為止。根據8101、8100工作面防滅火經驗注氮管口的錯距定為20m。

1.2 降低采空區煤體氧氣的含量

（1）采空區或巷道一旦發生火災，采用注氮方法滅火時，在注氮的初期注氮流量要大，這是因為：一方面要迅速將火區空間惰化，另一方面注入的氮氣還要惰化漏進的新鮮風流。火區惰化后，繼續注入的氮氣主要起惰化漏風的作用，注氮流量就相應減少。通常滅火注氮量可按封閉火區體積的3倍計算。通過向采空區注入高濃度的氮氣，可以降低空氣中氧氣的含量。也就是用氮氣來置換空氣中的氧氣，這樣氮氣就會代替氧氣進入原煤的內部，而原來在煤體中存在的水分的增加形成裂縫，可以抑制遺煤的氧化速度。另外，大量的氮氣有助于提高氣體的壓強，從而降低采空區的空氣流動速度。而且，氮氣在煤體中流動的時候，可以吸收煤體中的熱量，這樣就可以降低周圍的溫度，從而抑制其氧化。這也就達到了防止采空區煤層自燃的目的。近幾年來，我國在氮氣防滅火方面的技術不斷提高，特別是關于綜放工藝方面的注氮防滅火已經在很多礦場中被采用。

（2）采空區布置頂板尾巷。為了排放采空區內貯存的瓦斯，相對于回風平巷內部錯開10～15m的位置，布置的一條獨頭巷就是頂板尾巷。頂板尾巷的作用就是防止漏風，也就是防止空氣進入采空區，從而降低采空區的空氣含量。在布置的時候，應注意頂板尾巷不宜過長，以避免導致煤體長時間與空氣接觸，從而加快其氧化。

（3）壘土袋墻。工作面上下隅角因為煤幫的支撐，會導致采空區的跨落不徹底，最后將形成自然拱，成為采空區的漏風通道，從而加劇了媒體的氧化，也為采空區遺留下的浮煤提供了自燃的條件。如果在綜放工作面的兩端接近采空區的位置壘上土袋墻，就可以緩解工作面和采空區之間的漏風，縮短采空區煤層自然氧化帶的距離，這也就從根本上防止了采空區煤層的自燃。

同忻礦煤層的自然發火期是42天，在正規回采期間，每向前推進80m，工作面兩端頭就要壘一次土袋墻，如果向前推進200m，全工作面就要壘土袋墻一次，這已成為同忻煤礦的日常防滅火中基本的技術。

1.3 控制煤體溫度

（1）向煤體兩巷進行注水。在同忻礦綜放工作區成立了專門的注水隊，主要由通風區技術區長進行管理，他們的工作就是在上、下兩巷中，用爬道鉆向工作面及兩巷頂板煤層進行打鉆注水，這樣不僅可以降低煤塵和軟化煤體，從而提高采出率，也可以讓煤體降溫，使其溫度控制在著火點以下，這樣也就降低了煤自燃的發生率。

（2）通過放頂線噴霧進行降溫，2004年同忻礦引進了放頂線噴霧，在支架后部的天窗上裝設了噴霧器。噴霧器可以將采空區的遺煤進行除塵和濕潤的處理。這樣不僅消除了煤塵，也降低了采空區遺煤的溫度。在早期，該類型的支架并沒有受到重視，現在越來越多的礦場開始使用。

（3）使用阻化劑可以減緩煤層的氧化進程。在回采工作面推進的時候，可以定期定量對采空區使用阻化劑，這樣就可以減緩煤層的氧化進程，防止煤的自燃。

2 做好綜合防滅火工作的措施

2.1 做好工作面設計

首先就是工作面的設計，在技術人員進行設計的時候，應該因地制宜，也就是根據實際地質條件布置巷道，根據實際工作環境提出防滅火策略。設計科學的綜放工作面，不僅是對礦場的員工安全負責，也對整個礦場的發展有良好的促進作用。灌漿防滅火系統灌漿防滅火方法是將注漿材料（黃土、頁巖、矸石、粉煤灰、尾礦等）細粒化后加水制備成漿，用水力輸送到煤礦井下注入需要防滅火區域內，封堵漏風通道、包裹煤巖阻止氧化、冷卻煤巖溫度，達到預防或撲滅礦井火災的目的。

8107綜放面開采煤層的特點：① 煤層傾角小于5°，不利于漿體沿傾斜方向的擴散；② 工作面傾斜長度達200 m，注漿管口在進、回風側采空區，漿體很難到達采空區中部，更不用說充滿采空區；③ 采高平均達到13.8m，漿體根本不能將采空區充填滿，預防和撲滅大采高采空區高頂處的火源點難度大；④ 大同礦區冬季寒冷，水土凍結，不能正常開展防滅火灌漿工作。

2.2 積極落實防滅火技術措施

（1）運用建立的火災束管監測系統、人工取樣色譜分析和人工便攜儀檢測，加強自然發火預測預報，根據檢測結果，分析采空區內各氣體成分的發展態勢。

（2）每天堅持連續向采空區注氮。

（3）在有條件的情況下，分別在工作面上、下隅角掛風簾。

（4）在有條件的情況下，分別在工作面的上、下隅角每推進15m，構筑粉煤灰封堵墻，具體作法是：用粉煤灰袋施工一道底寬1.7m、頂寬1.1m的密閉墻，此墻遇頂板垮落后越壓越緊，從而減少采空區的漏風及氮氣的泄露。

2.3 抓好職工安全思想教育方面的工作

在日常的工作中，人是最重要的，因為上層的管理者不可能時時刻刻的進行監督，所以只有職工自己認識到該問題的重要性，才能在第一時間做好防滅火工作。

3 結語

同忻礦在綜放工作面所生產的煤量占整個煤礦總產量的80%以上，因此作好綜合工作面綜合防滅火工作是十分重要的，這不僅對礦場有利，也是為了確保每個井下員工的人身安全。資料表明，綜放工作面防滅火工作是一項很復雜的系統性工作，關于這方面的防滅火技術仍需要不斷進行深入的探討研究。

〔1〕宋西陀 .煤礦開采方法〔M〕.北京：煤炭工業出版社，1986.

〔2〕崔洪義，王洪權，李建堂 .礦井火災防治〔M〕.徐州：中國礦業大學出版社，2002.

〔3〕柴一言，鄧文福，于福元 .采煤概論〔M〕.北京：煤炭工業出版社，1988.

〔4〕常志有 .易燃厚煤層開采滅火技術〔J〕.煤炭技術，2009.