煤礦回采工作面采空區自然發火類別及對策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

·專題綜述·

煤礦回采工作面采空區自然發火類別及對策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

近年來，由于煤炭市場不景氣、村莊搬遷困難、地質構造復雜等因素，回采工作面推進緩慢、長時間停產或末采后未及時封閉，導致煤炭自燃；此外，由于高瓦斯回采工作面采用不合理的采空區抽采技術，采空區漏風量過大，導致遺煤自燃。通過對回采工作面自然發火事故原因的分析，提出回采工作面采空區防滅火措施，以確保煤礦安全生產。

回采工作面；防滅火；自然發火；采空區；瓦斯

1 回采工作面采空區自然發火類別

1.1 工作面推進緩慢或回采結束后未及時封閉

1.1.1 工作面推進速度慢

根據采空區“三帶”分布規律及相關自然發火事故的經驗，將推進度低于60 m/月的工作面視為推進緩慢工作面。如回采工作面過地質構造期間推進緩慢；礦井煤炭市場銷量不足，各煤層進行配采時制約相關回采工作面不能正常推進等。

1.1.2 工作面末采、回收、拆架、封閉不及時

如回采工作面壓力大，支架回撤困難；備用工作面銜接跟不上，支架無去處，影響工作面回收進度；回收人員生產組織不合理等導致工作面未能在45天內完成封閉。

1.2 受周邊小煤窯影響或與地面、采空區等溝通

目前，我國絕大部分煤礦都采用機械抽出式的通風方法，井下為負壓狀態，當回采工作面周邊存在小煤窯或與地面、其它采空區等溝通時，會引起大量漏風或有毒有害氣體侵入，帶來了安全隱患。

1.3 回采工作面采空區抽采方式不合理

1.3.1 地面鉆井抽采采空區瓦斯方式不合理

回采工作面利用地面鉆井進行采空區瓦斯抽采時,由于工作面上部巖層情況未查明，鉆孔設計深度本身存在誤差或鉆孔施工時終孔位置偏差，導致鉆孔終孔未落在裂隙帶上方位置，而是進入或穿透采空區，尤其是采用風鉆施工鉆孔，在施工時已經為采空區大量供風，極易導致煤炭自燃，同時，由于地面鉆孔抽采負壓較高，造成采空區漏風范圍及漏風量大。

1.3.2 回采工作面抽采采空區瓦斯方式不合理

“U”型通風回采工作面利用上隅角長距離埋管或相鄰巷道的密閉橫貫埋管進行采空區瓦斯抽采，“Y”型通風回采工作面利用沿空留巷埋管進行采空區瓦斯抽采，在抽采負壓作用下，部分風量流經采空區，容易引起自然發火事故。

1.4 防滅火系統建設不完善、管理不到位

容易自燃或自燃煤層的工作面無防滅火設計，未建立防滅火系統；工作面束管監測系統未安裝或未正常運行，人工取樣不及時、化驗結果不準確；有防滅火設計及防滅火系統，但防滅火相關措施執行不到位等。

1.5 礦井及回采工作面風量配備不合理

礦井及回采工作面風量配備過大、通風負壓過高，造成采空區漏風量嚴重。

通過上述對回采工作面采空區自然發火事故類別的分析，提出相應防滅火措施如下：

2 回采工作面采空區防滅火措施

2.1 加快推進或回采結束后及時封閉工作面

煤礦井下生產各項工作都與安全相關，采取的所有防滅火手段都必須有據可依。因此，工作面推進度低于60 m/月或收尾拆架封閉時間超過45天，應根據實際情況制定針對性的《工作面防滅火措施》；對于回采工作面不能按時封閉完成的情況，煤礦應結合煤層賦存情況，統籌規劃，合理安排生產銜接，明確回采工作面開采期限。

目前，對于此類情況比較有效的防滅火措施包括：對采空區采取預防性注氮、灌漿、均壓，對巷道內冒落孔洞等空隙進行填充等。為保證防滅火措施達到預期效果，從根本上消除自然發火隱患，還應當對相關參數進行測定、統計，包括采空區、上隅角、工作面、回風流的CH4濃度、CO濃度、溫度等相關數據。

2.2 采用正壓通風系統防滅火

此類回采工作面采用正常的負壓通風時，若發現存在有毒有害氣體侵入，則可以考慮采用正壓通風系統，即在回采工作面進風巷施工風門、設置局部通風機向工作面供風，在回風巷施工風量調節設施控制回風，以達到杜絕周邊區域有毒有害氣體的入侵。正壓通風回采工作面通風系統示意圖見圖1.

圖1 正壓通風回采工作面通風系統示意圖

但此種正壓通風方式現場管理難度較大，尤其是進回風風量需進行精確控制，因此高瓦斯回采工作面不宜采用此種防滅火手段，低瓦斯工作面若采取此種防滅火手段也必須對下列事項進行重點管控：

2.2.1 局部通風機設置

局部通風機作為此類系統供風的主力設備，應安設在主要進風巷道中，保證機前風量充足，配備同等能力的備用局部通風機并能自動切換，同時與回采工作面電源實現風電閉鎖；增壓段的風筒長度原則應不小于30 m，但是若存在回采工作面巷道漏風時，增壓風筒應延伸至回采工作面進風巷末端(巷道內保證最低風速)。

2.2.2 監測監控系統設置

監測監控系統具有數據準確、反應速度快、在發生異常情況時提醒相關人員及時作出反應等特點，因此工作面相應測點應增設CO、O2傳感器，在工作面進、回風巷分別設置風量(風速)、風門開關、局扇開停、風筒等相關傳感器。

2.2.3 風量控制

風量控制作為此類系統的關鍵點之一，操控難度很大，特別要對工作面涉及的通風設施進行嚴格管理，否則非但不能達到防滅火目的，還很有可能帶來災變。因此，此類工作面風量控制可以從下列幾點進行管控：由專人對工作面相關通風設施進行巡回檢查，并且回風巷施工的調壓風門不宜跨皮帶施工，否則不能達到精細化調壓的要求；為避免有毒有害氣體對工作面正常生產造成影響，工作面進風量應大于工作面回風量，但進回風量兩者差值應控制在25 m3/min以內；在改變礦井通風方式、主要通風機工況以及井下通風系統時，應對均壓地點的均壓狀況及時調整，以保證均壓狀態的穩定。

2.3 規范回采工作面采空區抽采方式

通過對上隅角瓦斯治理成本、生產銜接等因素的綜合考慮，大部分回采工作面選擇了采空區抽采、上隅角抽采等方式進行上隅角瓦斯治理，但是這類抽采方式易加大采空區漏風量及漏風區域，從而加速煤炭自然發火，因此，既要治理瓦斯，也要進行采空區防滅火，需從以下幾方面完善采空區抽采設計：回采工作面利用地面鉆井進行采空區瓦斯抽采，容易引起采空區漏風量過大，極易發生采空區遺煤自燃事故，因此回采工作面應盡量避免使用此種抽采方式；回采面采用“U”型通風的橫貫抽采或“Y”型通風的留巷抽采，應合理控制抽采區域，抽采作用點距工作面煤壁一般應控制在60 m以內，同時抽采負壓應控制在5～8 kPa；當工作面推進速度低于60 m/月時，應停止采空區抽采；回采面采用上隅角埋管抽采時，應合理控制抽采范圍，即上隅角埋管深度不宜超過5～10 m，同時抽采負壓應控制在5～8 kPa.

2.4 防滅火系統建設及管理

煤礦應制定符合實際有針對性的《礦井防滅火設計》，建立健全防滅火系統。根據對防滅火事故處置的經驗可知，注氮措施對采空區滅火效果明顯，因此開采容易自燃、自燃煤層的回采工作面可建立以注氮、束管監測系統為主并輔以噴灑阻化劑的防滅火系統，同時，采用放頂煤開采的回采工作面還應建立完善的注漿系統。

煤炭自然發火是個長期的過程，防滅火的重點工作還在于日常的檢查、管理，做到早發現、早處理。因此，煤礦應當制定完善的防滅火相關管理制度，對防滅火工作的檢查項目、檢查周期、檢查人員安排及不同地點采取防滅火措施等相關內容進行明確，使得各項防滅火措施能真正落到實處。

2.5 合理配備礦井、回采工作面風量與負壓

礦井通風阻力應符合《煤礦井工開采通風技術條件》(AQ1028-2006)規定；回采工作面風量配備滿足《煤礦安全規定》前提下，盡量減小采空區的漏風量及漏風影響區域。

3 結束語

回采工作面防滅火工作作為煤礦災害防治的重點工作之一，是一項復雜的系統工程，必須編制科學合理的防滅火技術措施、建立可靠的防滅火系統、制定完善的管理制度及應急處置預案，使得相關人員分工合作，責任明確，努力將防滅火各項工作落到實處，消除各類火災隱患，保證煤礦安全生產。

注：本文論述中依據的回采工作面各類自然發火事故主要發生于焦煤煤種；回采工作面的通風系統除文章中特別指出外均以“U”型通風系統為前提。

[1] 國家安全生產監督管理總局,國家煤礦安全監察局.978-7-5020-5227-0/TD煤礦安全規程[S].北京：煤炭工業出版社，2016:146-163.

[2] 周連春,趙啟峰.煤礦安全規程專家釋義[M].徐州：中國礦業大學出版社，2016:235-265.

[3] 游 浩,侯水云,王永文,等.“一通三防”AQ標準及文件匯編[G].太原：山西焦煤集團公司出版，2010：397-403.

[4] 侯水云,王永文，張保明,等.山西焦煤集團有限責任公司“一通三防”文件匯編[G].太原：山西焦煤集團公司出版，2014：228-229.

Category and Countermeasures for Spontaneous Combustion in Goaf of Coal Mining Working Face

SONG Yibin, HOU Shuiyun, WANG Yongwen

In recent years, due to the sluggish coal market, the relocation of villages above mining area and the complicated geological structure, besides the coal mining face advance speed getting slower, long time termination of production, and then not close the workface in time, also caused frequent cases of coal spontaneous combustion. Furthermore, unreasonable use of mined-out area pumping technology which amplifies the fresh air loss in goaf side, resulting in the uncollected coal spontaneous combustion. By analyzing the cause of spontaneous combustion in the working face, the paper puts forward a set of corresponding measures for fire prevention and extinguishing in the goaf and the mining face, so to better ensure the safe production.

Working face; Fire prevention and extinguishing; Spontaneous combustion; Goaf; Gas

2016-08-17

宋以斌(1985—)，男，山西昔陽人，2007年畢業于華北科技學院，工程師，主要從事礦井防突、防滅火管理工作

(E-mail)285991504@qq.com

TD75+2.2

B

1672-0652(2016)10-0048-03