傾斜厚煤層預(yù)防自燃發(fā)火技術(shù)探討

摘 "要：在傾斜厚煤層預(yù)防自燃發(fā)火技術(shù)的研討中，不僅要注重高產(chǎn)高效，而且還要在綜合開(kāi)采中，采取一定的有效措施，防止不安全事故的發(fā)生。對(duì)于松散遺煤和漏風(fēng)情況下，我們要高度警惕遺煤很容易與采空區(qū)漏風(fēng)流中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，為了避免產(chǎn)生自燃火災(zāi)的發(fā)生，要對(duì)礦工的生命安全和煤礦的安全生產(chǎn)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：傾斜厚煤層;自燃發(fā)火;綜合防滅火技術(shù);

中圖分類號(hào)：TD82 " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " "文章編號(hào)：1674-3520（2015）-11-00-02

一、工作面概況

23101綜放工作面所采煤層為13#煤層，工作面南側(cè)為21采區(qū)回風(fēng)上山，東側(cè)為23103采空區(qū)，北側(cè)、西側(cè)均為實(shí)煤區(qū)，上部為8號(hào)煤層18111、18109采空區(qū)。工作面可采走向長(zhǎng)度1359.8m，傾斜長(zhǎng)度234.9m，煤層厚度為11.80～15.58m，平均厚度為14.01m，煤層傾角為7.2～10.5°，平均8.7°，蓋山厚度：291～436m。

工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤采煤方法，采放比約為1：3，按一刀一放的正規(guī)循環(huán)作業(yè)，循環(huán)進(jìn)度、放煤步距均為0.8m，頂板采用全部垮落法管理采空區(qū)頂板。

工作面通風(fēng)系統(tǒng)為“U”型后退式下行通風(fēng)系統(tǒng)，即材料巷進(jìn)風(fēng)、皮帶巷回風(fēng)，目前工作面實(shí)配風(fēng)量2350m3/min。

2 "工作面煤層自燃異常分析

23101綜放工作面于2014年10月6日開(kāi)始回采，根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳綜合測(cè)試中心2012年10月對(duì)我礦13#煤自燃傾向性及最短自燃發(fā)火期鑒定結(jié)果，13#煤自燃傾向性為自燃煤層，發(fā)火期為3個(gè)-4個(gè)月，最短發(fā)火期為61天。

表1： " "23101工作面1-6月上隅角及采空區(qū)氣體化驗(yàn)報(bào)告

備注：工作面位置為工作面推進(jìn)度。

圖1： " 23101工作面1-7月上隅角CO濃度變化曲線圖

圖2： "23101工作面1-7月采空區(qū)CO濃度變化曲線圖

（一）漏風(fēng)影響

表1為23101工作面1～6月份連續(xù)對(duì)23101采空區(qū)、上隅角氣樣采集化驗(yàn)結(jié)果分析，其化驗(yàn)結(jié)果中氫氣、乙烯、乙烷、乙炔均為零。根據(jù)上述結(jié)論，因23101工作面采空區(qū)氣體成分中無(wú)乙烯、乙烷、乙炔，且CO濃度最大僅為59PPm，故采空區(qū)可能存在遺煤緩慢氧化。

23101工作面采用放頂煤開(kāi)采，13#煤煤層較厚，使采空區(qū)遺煤量大于一次采全高方法，由于采用全部垮落方法，加之上覆存在8#煤18101采空區(qū)，煤層平均間距僅58m，并根據(jù)23101工作面采空區(qū)上覆地表塌陷情況，且地表存在較大裂縫，在23101工作面采空區(qū)全部垮落后有可能會(huì)與8#煤層采空區(qū)存在漏風(fēng)通道，同時(shí)負(fù)壓通風(fēng)方式使得地表的空氣沿著裂縫從采空區(qū)進(jìn)入回采工作面。這種漏風(fēng)方式改變了回采工作面的正常通風(fēng)方式，使采空區(qū)遺煤存在充足的供氧條件，增大了采空區(qū)自燃發(fā)火危險(xiǎn)性。

（二）采動(dòng)影響

分析圖2，對(duì)照將采空區(qū)CO濃度大于45PPm的峰值作為研究對(duì)象，分別計(jì)算峰值對(duì)應(yīng)工作面推進(jìn)間距，并參考23101工作面頂板來(lái)壓布距分析結(jié)果（頂板來(lái)壓布距為20-25m），可得出采空區(qū)CO異常與采空區(qū)頂板來(lái)壓具有相關(guān)性，考慮到23101工作面與23103工作面保護(hù)煤柱僅為12.5m，受采動(dòng)壓力的影響，頂板來(lái)壓后可能使保護(hù)煤柱被壓裂破碎，使得23103已封閉采空區(qū)與23101回采工作面采空區(qū)之間通過(guò)裂隙形成漏風(fēng)通道，這種情況一方面容易造成已封閉采空區(qū)遺煤自燃，另一方面已封閉采空區(qū)如果存在CO等有毒有害氣體，也會(huì)涌向正在回采的工作面，影響工作面的正常生產(chǎn)。

三、綜合防滅火技術(shù)方案

針對(duì)23101綜放工作面遺煤多，漏風(fēng)量大等特點(diǎn)，建立以束管監(jiān)測(cè)、氣體采樣等監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)為前提，以采空區(qū)注氮、堵漏風(fēng)、阻化劑噴灑、黃泥灌漿等日常防滅火手段的防滅火控制體系。

（一）自燃發(fā)火束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

工作面回采期間在地面建立防滅火分析實(shí)驗(yàn)室，專職氣體采樣人員采集氣體經(jīng)防滅火分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)分析，及時(shí)作出自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

1、采空區(qū)束管管路布置

通過(guò)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)工作面采空區(qū)氣體進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。主要布置方式沿回風(fēng)巷道頂板靠外幫鋪設(shè)兩根單芯束管，采用2吋的保護(hù)鋼管。為監(jiān)測(cè)采空區(qū)的氣體濃度，每隔40m束管安設(shè)一個(gè)束管采樣器，這樣能夠監(jiān)測(cè)到采空區(qū)大約80m左右的氣體，如圖3所示。隨著工作面的推進(jìn)，1#、2#束管采樣器依次進(jìn)入采空區(qū)，這樣就能抽取采空區(qū)深部的氣體。在推至過(guò)2#點(diǎn)約40m時(shí)，把1#點(diǎn)截開(kāi)，重新布點(diǎn)，依次循環(huán)，直至整個(gè)工作面采煤過(guò)程結(jié)束，其總體布置方式如圖4所示。

2、回采期間的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

（1）設(shè)專人每天對(duì)23101采煤工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷、采空區(qū)進(jìn)行一次預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（2）觀察地點(diǎn)：采煤工作面采空區(qū)、回風(fēng)隅角及回風(fēng)巷。

（3）觀察內(nèi)容：氣體成分。

（4）采好氣體樣品，送到地面氣體分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，并做好臺(tái)帳和記錄。

圖3 工作面采空區(qū)各氣體參數(shù)測(cè)點(diǎn)布置

（二）阻化劑噴灑

本工作面選用氯·化鎂（MgCl2·6H2O）作阻化劑，配套1t液箱，在液箱內(nèi)配制成12～15%的溶液，攪拌均勻。如圖5所示，沿整個(gè)工作面鋪設(shè)一條高壓管路，中間每隔7個(gè)支架（約12m）設(shè)一個(gè)三通，安裝分支軟管和噴槍，對(duì)采空區(qū)遺煤處、兩端頭進(jìn)行噴灑。 工作面正常生產(chǎn)過(guò)程中，使用噴槍對(duì)工作面上下端頭、架后浮煤直接實(shí)施阻化劑噴灑，保證全面濕潤(rùn)浮煤，因工作面為放頂煤回采，采空區(qū)遺煤較多，要求工作面刀刀噴灑。從距離停采線100m開(kāi)始，工作面加大阻化劑噴灑量為原來(lái)的2倍，防止回撤期間采空區(qū)自燃發(fā)火

圖 4 "工作面阻化劑管路布置及噴灑示意圖

（三）采空區(qū)注氮系統(tǒng)

氮?dú)馐且环N良好的惰性氣體，隨著空氣中氮?dú)夂康脑黾樱鯕夂勘厝唤档汀．?dāng)氧氣含量低到5～10%時(shí)，可抑制煤炭的氧化自燃;氧氣含量降至3%以下時(shí)，可以完全抑制煤炭等可燃物的陰燃與復(fù)燃。

氮?dú)獾姆罍缁鹱饔煤吞攸c(diǎn)有：①氮?dú)饪梢猿錆M任何形狀的空間并將氧氣排擠出去，從而使火區(qū)中因氧含量不足而將火源熄滅，或者使采空區(qū)中因氧含量不足而使遺煤不能氧化自燃;②在有瓦斯和火存在的氣體爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，注入氮?dú)饽苁箍扇夹詺怏w失去爆炸性;③向采空區(qū)或火區(qū)中大量注入氮?dú)夂螅梢栽黾硬煽諈^(qū)相對(duì)壓力，致使新鮮空氣難以漏入;④氮?dú)夥罍缁鸨仨毰c均壓和其它堵漏風(fēng)措施配合應(yīng)用。否則，如果注入氮?dú)獾牟煽諈^(qū)或火區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，氮?dú)獗厝浑S漏風(fēng)流失，難以起到防滅火作用。

基于上述氮?dú)獾男再|(zhì)及煤的氧化機(jī)理，向采空區(qū)及遺煤帶注入氮?dú)猓蛊錆B入到采空區(qū)冒落區(qū)、裂隙帶及遺煤帶，降低這些區(qū)域的氧含量，形成氮?dú)舛杌瘞В瑥亩_(dá)到抑制采空區(qū)自燃和安全開(kāi)采的目的。

工作面選用DT-1000/6型煤礦用移動(dòng)式碳分子篩制氮裝置，工作面回采時(shí)向采空區(qū)連續(xù)注氮作業(yè)，注入采空區(qū)氮?dú)鉂舛炔坏玫陀?7%，氮?dú)猱a(chǎn)量600m3/h注氮作業(yè)持續(xù)至工作面回撤結(jié)束且兩巷完全封閉后為止。注氮管路材料巷敷設(shè)至工作面機(jī)尾端頭埋入采空區(qū)60m。輸?shù)苈访?00m設(shè)置截止閥、觀測(cè)三通及壓力表，采用拖管埋管式注氮方法向采空區(qū)進(jìn)行連續(xù)注氮。

（四）黃泥灌漿

工作面?zhèn)溆幸苿?dòng)灌漿泵，結(jié)合礦井已采綜放工作面防滅火經(jīng)驗(yàn)，在工作面支架回撤前對(duì)其采空區(qū)實(shí)施一次采空區(qū)防滅火預(yù)灌漿措施，能夠達(dá)到有效的防滅火效果。要將黃土與水按適當(dāng)比例制成濃度為百分之十八到百分之二十的泥漿，然后用灌漿泵通過(guò)泥漿管路將泥漿從機(jī)尾灌入采空區(qū);泥漿注入采空區(qū)后，泥漿沉淀，浮煤被覆蓋，裂隙被填充，形成隔絕漏風(fēng)的防離帶，使浮煤與空氣隔絕，防止氧化生熱，泥漿所到之處，增加了煤的外在水份，抑制氧化發(fā)展，同時(shí)冷卻了已自燃的煤炭，以防止煤自燃火災(zāi)發(fā)生。

四、結(jié)束語(yǔ)

傾斜厚煤層預(yù)防自燃發(fā)火技術(shù)探討中，需要深入研究?jī)A斜厚煤層預(yù)防自燃發(fā)火的措施來(lái)防止自燃。利用束管監(jiān)測(cè)、阻化劑噴灑、采空區(qū)注氮、黃泥灌漿等防滅火措施，改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)，有效降低礦井通風(fēng)阻力，減少礦井內(nèi)部漏風(fēng)，這對(duì)于傾斜厚煤層預(yù)防自燃發(fā)火的安全有積極意義。

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