淺析急傾斜煤層防滅火方法

摘 要：經過長期急傾斜煤層防滅火工作的經驗積累，總結了東林煤礦急傾斜煤層防滅火方法，預防煤礦煤層自燃發火事故。

關鍵詞：礦井安全；急傾斜煤層；防滅火

前言

國內外統計資料表明，開采容易自燃和自燃煤層的礦井，在開采過程和采空區發生煤炭自燃的機率很高，一旦控制不好，將會引起礦井火災、瓦斯、煤塵爆炸事故發生，給員工生命和國家財產造成損失，給社會造成極大影響。

煤的自燃傾向性分為容易自燃、自燃、不易自燃三類，暴露在空氣中的煤，由于氧化放熱導致溫度逐漸升高，至70℃～80℃以后溫度升高速度驟然加快，當達到煤的著火點（300℃～350℃）時引起燃燒，這種現象稱為煤層自燃。煤的自燃一般要經過三個時期，即準備時期，又稱潛伏期；自熱期；最后進入燃燒期。潛伏時期，煤自燃的潛伏時期即煤的低溫氧化過程，潛伏時期即準備階段的長短取決于煤的變質程度和外部條件。自熱期，經過潛伏期，煤的氧化速度增加，不穩定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化產生的熱量使煤的溫度上升，當溫度超過臨界溫度T=60～80℃時，煤的溫度急劇增加，氧化加劇，煤開始出現矸餾，生成碳氫化合物、氫氣、一氧化碳、二氧化碳等火災氣體，煤呈赤熱狀態，當到達著火溫度以上時便燃著。燃燒期，這一時期是煤從低溫氧化發展成自燃的最后的一個階段。主要特征是：空氣中氧含量顯著減少，二氧化碳的數量倍增，同時由于燃燒不完全和二氧化碳的分解，而產生較多的一氧化碳，巷道中出現濃烈的火災氣味和煙霧，有時還出現明火，火源溫度可達到1000℃左右。

1礦井概況

東林煤礦開拓方式為立井+斜井，采煤方法為走向長壁區內后退式，采煤工藝礦井南翼緩傾斜煤層采用綜合機械化采煤，北翼急傾斜煤層采用俯偽斜柔性掩護支架炮采落煤，均采用全部垮落法管理頂板。井田煤系地層屬二疊紀樂平煤系龍潭組，共含煤6層，由上而下分別為K6～K1煤層，其中僅K1、K3煤層可采，礦井北翼煤層傾角60°～80°，K1煤層平均1.24m，K3煤層平均2.38m。煤種有瘦煤（SM）、貧煤（PM）、焦煤（JM），現生產水平-100m～-350m，礦井生產能力45萬t/a。

該礦屬煤與瓦斯突出礦井，通風方式為兩翼對角抽出式，煤塵具有爆炸危險性，自燃發火礦井，發火周期為3～6個月，礦井煤層自然發火標志性氣體為一氧化碳和溫度。

2自燃發火的征兆有：

（1）巷道中出現霧氣或巷道壁出“汗”；

（2）出現火災氣味，如煤焦油味、松香味、煤油味等；

（3）當空氣中有毒有害氣體濃度增加時，人體不適有頭痛、頭暈、精神疲乏、悶熱等不舒服的感覺。

（4）火區流出的空氣和水溫度增高。

3火災防治方法

礦井防滅火的基本原則是：以預防為主，防滅并重。東林煤礦采取均壓通風、灌漿、注氮的綜合預防煤層自然發火的措施。

（1）消防水池和管路系統

設置有地面消防水池和井下消防管路系統，同時利用上部水平+110m水倉作為生產水平的消防水池。

（2）均壓通風

選擇合理的通風方式，采區實行分區通風，分區通風能降低礦井總阻力，擴大礦井通風能力，并易于調節風量，減少漏風，同時在火災期間也便于穩定風流和隔絕火區。采煤工作面選擇“U”型通風方式，減少采空區漏風量。

有專人定期觀測與分析采空區的漏風量、漏風方向、空氣溫度、防火墻內外空氣壓差等狀況，并記錄在專用的防火記錄簿內。改變礦井通風方式、主要通風機工況以及井下通風系統時，對均壓地點的均壓狀況及時進行調整，保證均壓狀態的穩定。經常檢查均壓區域內的巷道中風流流動狀態，并有防止瓦斯積聚的安全措施。

（3）預防性灌漿

采區設計明確規定巷道布置方式、隔離煤柱尺寸、灌漿系統、疏水系統、預筑防火墻的位置以及采掘順序。當采煤工作面通風系統形成后，在進、回風巷道內，先砌好留有門硐的防火門墻，并儲備足夠數量的封閉防火門墻的材料，以便隨時封閉。安排生產計劃時，同時安排防火灌漿計劃，落實灌漿地點、時間、進度、灌漿濃度和灌漿量。

黃泥漿能將殘留的碎煤包裹起來，隔絕碎煤與空氣的接觸，阻止氧化；黃泥漿灌進后，增加了采空區的密實性，能減少漏風；黃泥漿起到了冷卻、降溫、吸熱作用。

用黃泥漿作為灌漿材料，預防性灌漿是借助輸漿設備把泥漿（水、黃土、砂子等按一定比例配制）等材料送到易發生自燃的地方，起到防火的作用。

（4）預防性注氮

在采煤工作面附近建立注氮泵站，安裝1套專用的氮氣輸送管路系統及其附屬安全設施，注入的氮氣濃度不小于97%，專人定期進行檢測、分析和整理有關記錄、發現問題及時報告處理等規章制度。

（5）永久性密閉墻的管理：

及時構筑各類密閉并保證質量，采煤工作面回采結束后，在15天內進行永久性封閉。每個密閉墻附近設置有柵欄、警標，禁止人員入內，并懸掛說明牌。定期測定和分析密閉墻內的氣體成分和空氣溫度。定期檢查密閉墻外的空氣溫度、瓦斯濃度，密閉墻內外空氣壓差以及密閉墻墻體。發現封閉不嚴、有其他缺陷或者采空區有異常變化時，采取措施及時處理。所有測定和檢查結果，記入防火記錄簿。礦井做大幅度風量調整時，測定密閉墻內的氣體成分和空氣溫度。井下所有永久性密閉墻都有編號，并在火區位置關系圖中注明。

4結束語

經過不斷的摸索，東林煤礦積累了急傾斜煤層防滅火方法，提高了煤礦煤層自燃發火防治技術水平，改善了煤礦安全狀況。

參考文獻：

[1]陳俊，吳康華，徐俊.急傾斜工作面綜合防滅火技術研究與實踐.礦業安全與環保，2013（04）：98-101.

[2]楊勝強，丁廣驤與張吉祿，偽斜柔性支架工作面通風方式對采空區自然發火影響.阜新礦業學院學報（自然科學版），1997（02）：147-151.

[3]煤礦安全規程.北京：煤炭工業出版社，2016年.

作者簡介：

王洪來，1974年9月出生，男，漢族，四川省眉山市，大專，中級職稱；現任重慶能投集團渝新公司東林煤礦總工程師。