煤礦采空區防滅火技術的實踐研究

吳燔

摘 要：煤礦采空區自然發火的現象日益嚴重，受到煤層自然發火周期、工作面通風方式、瓦斯抽采方式、回采推進速度等各種因素的相互制約，灌漿、注氮等常規防滅火措施已經很難取得較好的效果，需要針對現場實際情況，引進當前行業最新的防滅火技術、措施和工藝并加以綜合運用，才能取得防滅火的實際成效。

關鍵詞：煤礦；采空區；自然發火

中圖分類號：TD752 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0152-02

1 背景介紹

當前，科學防控采空區煤層自燃已成為當前礦井安全生產的主要任務之一。煤炭自燃不單單引發礦井火災，控制不好經常會導致瓦斯爆炸，其產生的一氧化碳等有毒有害氣體給井下作業的工人帶來生命威脅。口孜東礦第13#煤自燃傾向性為容易自燃，自燃傾向等級為I類，最短發火期僅為36天；在生產過程中，13#煤層的1304工作面采空區出現過自然發火現象，帶來嚴重的安全威脅。因此，在實踐中摸索出煤礦采空區防滅火技術措施就顯得十分的重要和必要。

2 煤體自燃分析

（1）煤體自燃發展過程一般分為3個階段，即潛伏階段，自熱階段和自燃階段。（2）煤層若發生自然，首先是煤本身要具有自然傾向性，煤炭在經過開采后采空區遺煤呈現破碎狀態并呈現一定的厚度。（3）工作面回采后，頂板垮落下來，存有大量空隙，風流滲入空隙形成漏風通道使遺煤氧化，最終導致自然發火。

3 工作面采空區防滅火實踐

1304工作面平均煤厚4.7m。自回采以來，采取灌漿和注氮防滅火措施，工作面受斷層影響推進度較慢，且工作面內殘煤較多，采空區內殘煤氧化開始加速，在架間取樣化驗中出現了乙烯，自此，在增加灌漿量和注氮量的基礎上，新引進一套光纖傳感防自燃發火監測預警系統全自動監測系統，加強對采空區指標氣體的在線監測，同時首次引進注液態二氧化碳防措施，對敏感區域進行注液態二氧化碳，并同時采取控制漏風等其他措施。

出現乙炔氣體后，每天不少于一次向工作面注液態CO2，每次灌注2～4m3不等。自5月19日夜班起，對工作面上、下隅角、工作面79-80#架間進行灌注液態CO2，共注入液態CO2量為206m3。在沒有灌注液態CO2前，工作面架間溫度在28-29℃，灌注后工作面架間溫度顯著下降，溫度在26-27℃。采空區注入液態CO2后有效的降低了采空區溫度、氧含量，液態CO2氣化后擴散速度較快以致CO2含量升高，CO2在一段時間內濃度會逐步降低，衰減時間范圍內應及時進行補充灌注，結合以上數據分析采空區灌注液態CO2應對灌注點進行定時、定點、定量灌注[1]。

工作面收作期間，對上下隅角噴注專門的堵漏材料，防止通過上下隅角向采空區漏風。對切眼區域、工作面進風巷、回風巷中出現的局部高冒點可以先噴漿覆蓋，再充填不燃性材料，根據工作面實際情況選取位置點、架間漏風點注瑞米材料進行封堵，減少向采空區漏風。對工作面上隅角接頂區域進行高密度噴注，并對工作面個別架前沿進行堵漏噴注，確保工作面上隅角接頂區不漏風。加強對上下隅角處擋墻的管理，嚴禁隨意拆除擋墻造成采空區漏風現象[2]。

4 防滅火綜合性措施效果分析

通過采取灌漿、注氮、注液態二氧化碳等防滅火措施，我們利用一氧化碳作為標志性氣體，利用不同的方法對一氧化碳的濃度變化進行監測，通過一氧化碳濃度在一系列防滅火措施實施前后的數值變化，來分析判斷1304工作面防滅火技術措施的效果[3]。

4.1 措施前后工作面氣體變化情況

1304工作面自2月10日開始，每天進行一次灌漿，2月19日開始，每小班對采空區進行注氮，對工作面上隅角和工作面高抽巷定期取氣樣進行分析，2月下旬工作面上隅角和工作面高抽巷部分氣體含量變化分析情況見表1所示。

4.2 工作面重點區域CO情況分析

工作面過斷層期間11#架CO變化曲線圖1所示。從圖中可以看出，受斷層影響，導致推進度慢、殘煤多，導致架間的CO濃度持續升高。自4月下旬開始，各架間重點區域陸續開始連續檢查出CO，其中11#架左右CO濃度相對較高（最高為780ppm）并在3月份架間取樣化驗中出現乙烯。在開始采用多種綜合防滅火措施同時加快工作面過斷層速度，工作面架間重點區域CO濃度開始下降。至3月下旬架間CO情況開始穩定在100ppm以下，直至4月上旬工作面通過斷層開始進入正常回采塊段，架間CO趨近于0。

4.3 工作面上隅角、回風流CO變化情況

工作面上隅角密閉墻內和回風流中的CO濃度變化趨勢圖，從圖可知，工作面自回撤支架作業以來，采取束管監測的方式，配合人工現場檢測，采取注氮、灌漿、注液態二氧化碳等綜合防滅火措施，在整個回撤過程期間，回風流內未檢測出CO，個別地點偶爾出現一氧化碳，且濃度很低，均未超過20ppm。

5 結語

本文結合口孜東礦1304工作面防滅火工作實際，通過對煤炭自燃情況進行預測，現場采取灌漿、注氮機注液態二氧化碳等技術措施來開展防滅火工作，通過以上灌漿、注氮、注液態二氧化碳等綜合性發滅火技術措施后，工作面上隅角、高抽巷內O2、CO含量有所下降，CO2含量有所上升，有效的降低了采空區溫度，起到了良好的惰化防火效果，在針對1304工作面防滅火工作開展期間出現的問題及采取的一系列處理措施，使該工作面在回采、過斷層及收作過程中有效控制了采空區遺煤自燃，保證了工作面回采及收作的安全，為以后礦區的工作面防滅火工作積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1]李潔瑩.煤田火災的成因、危害和治理技術[J].能源技術與管理，2011，（04）：89-90.

[2]楊世杰，王正元.易燃煤層自燃火災原因及綜合防治技術[J].煤礦科學技術，1995，（6）：35-38.

[3]劉景華.礦井火災防治技術[M].北京：煤炭工業出版社，2007.