探討綜采放頂煤工作面采空區防滅火方法

袁曉旭

摘 要：綜放工作面采空區遺煤自燃綜合防治是一項系統工程，涉及采煤、瓦斯與火耦合、通風管理、監測監控等諸多領域，是“一通三防”重要工作內容之一。通過對綜放工作面采空區各個時期煤自燃必備因素分析，針對性地給出各項防治技術及實施方法，常規技術與先進技術合理搭配、優勢互補。該項技術指導理論和技術實施方案已在眾多礦井得到了成功實踐，并在實現工作面順利回采的同時確保了礦井較好的經濟和社會效益。

關鍵詞：綜放工作面；回采；遺煤自燃；綜合防滅火技術

煤炭自燃是我國煤礦主要災害之一，由其引起的礦井火災占礦井火災總數的90%以上，其中發生在采空區的自燃占煤炭自燃總數的60%。近年來，綜采放頂煤技術在井工開采厚煤層中得到了廣泛應用，大幅提高了采煤效率，帶來了較好的經濟效益；但此采煤方法垮落空間大、漏風嚴重、采空區遺煤多，并且采放交替造成工作面推進速度相對緩慢，從而導致采空區遺煤自燃危險性加大，嚴重威脅著綜采工作面的安全高效開采。為了防治煤炭自燃，近年來國內外在原有常規技術（均壓、堵漏風、灌漿、注惰氣、噴灑阻化劑等）基礎上不斷探索開創了許多新的防滅火技術，目前較為成熟的技術有凝膠、高分子復合膠體、固化泡沫、三相泡沫等。但這些防滅火技術都不完全具有普適性，各有優缺點，存在時空上的局限性。在工作面回采過程中，采空區遺煤自燃危險形勢是動態變化的，應根據不同時期的特點，結合各項技術的適用條件，優勢互補、主次分明，針對性地采取綜合防滅火技術，從而確保工作面的順利回采。

一、煤自燃理論

煤自燃是煤氧化蓄熱，煤溫達到著火點后著火的一種燃燒現象，其發生過程是煤氧化蓄熱和環境散熱矛盾運動的過程。煤炭自然發火過程是煤氧復合、自由基鏈式反應的過程，大體可分為潛伏期、自熱期和燃燒期3個階段。煤自燃是多因素共同作用的結果，必須同時具備4個條件：具有自燃傾向性的煤呈破碎狀態堆積、連續供氧、蓄熱環境、時間。

二、現有采空區遺煤自燃防治技術

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的先進防滅火技術在煤礦開采過程中得以應用，對保證礦井安全生產起到了不可或缺的作用。各項防滅火技術的作用機理不近相同，并且都存在各自的優缺點。在綜放工作面回采的不同時期，根據采空區的客觀形勢，辯證分析各項防治技術的適用條件，有的放矢地選擇實施，保證工作面在高效生產的同時滿足技術先進、安全可靠、經濟合理的要求。

三、放頂煤工作面采空區防滅火采取的措施

3.1 采空區注氮防滅火

在工作面下平巷沿底板向采空區埋設二趟Φ50mm鋼管作為注氮管，第一根與第二根管子出口相距30米，當工作面推進30米后，即埋入的第一根管子出口距工作面30米時開始注氮，同時埋入第二根鐵管，當工作面再推進30米時，開啟第二根注氮管，同時停止第一根管路注氮，并掐開此管路，依次交替進行。主管路與兩根注氮管之間用相應的閥門連接、控制。為防止注氮管口由于頂板冐落埋壓，孔口處采取防止大塊煤矸堵塞的措施，將注入的氮氣分布在采空區內。增加采空區的氮氣濃度，置換和稀釋掉采空區滯留的氧氣，抑制煤炭的氧化，阻止煤的自燃現象的發生。注氮機產生的氮氣要求其濃度不低于97%。注氮期間，安設專人檢測工作面及回風巷風流中的氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳等濃度，當發現氧氣濃度低于人員呼吸的最低需要濃度17%時，工作面必須立即停止作業，撤出人員，同時降低注氮量或停止注氮，確保人員的安全。

3.2 煤體注水

在工作面推采過程中，隨工作面推進，每隔10～15米間距沿煤層施工鉆孔，提前工作面30～50米對煤體進行注水，壓力不低于3mpa，對煤體充分濕潤，使煤體內保持較高的水分，一般在4%以上。

3.3 上、下隅角范圍構筑黃土袋子隔離墻

在工作面上、下隅角范圍內，沿走向每隔3米、傾向5～10米砌筑黃土袋子墻，以充填和堵塞采空區未冐落空間為標準，封閉和隔離采空區，并利用泥漿泵噴灑其表面，增加墻體的密閉性，以進一步降低向采空區漏風量。

3.4 上、下隅角懸掛擋風簾

自工作面下順槽的下煤壁子沿切頂排向上15米，沿頂板（梁）和底板吊掛擋風障，降低工作面風量向采空區泄漏，縮小采空區的空氣帶寬度和空氣流動速度。在工作面上隅角沿綜放支架的后尾梁和切頂排設置擋風障，并將此風障沿工作面上順槽的上幫煤壁子敷設至工作面煤壁子以外，有效阻止采空區的有害氣體外溢，并將采空區外溢的有害氣體疏導至風障與煤壁子空間內排出至回風流中，使工作面上隅角人員工作的范圍內有害氣體降低到最低限度，確保人員的安全和有害氣體不超限。

3.5 采空區注漿防滅火

3.5.1采空區注漿

在工作面上平巷沿底板向采空區預埋一趟Φ50mm鐵管作為注漿管，當埋入20米后再敷設第二組管路，當該趟管路再埋入采空區20米后，再敷設第三趟管路，同時切斷第一趟管路，如此交替進行，主管路與三趟分支管路之間加設三通閥門。當需要注第一趟管路時，關閉第二趟以及第三趟管路。每次埋設注漿管路后用水玻璃與小蘇打（凝膠）封堵。

3.5.2采空區噴漿

正常推采情況下，安設專人，在每個架子之間，利用泥漿泵和噴槍每天對采空區冐落的煤矸石進行噴灑，落煤回收率低的范圍，增加黃泥的噴灑次數、厚度和面積，做到經常噴、重復噴。用黃泥包圍住浮煤以隔絕未回收的浮煤與空氣接觸，降低煤的氧化速度。

3.6 設置隔離帶

根據發火期時間長短，并結合工作面的推進速度，每推進一定距離人為設置隔離帶，把采空區與工作面隔離開。主要采取的措施：不放頂煤、支架前開始打錨帶、打錨索并掛網、采空區打點柱或打木垛留住頂煤（板）、支護頂板，同時，工作面傾向全面砌筑黃泥墻、噴設封堵材料進行封閉和密實，把采空區和工作面徹底隔離開，人為造成新的工作面。

3.7 保持合理的風量保持合理的風量對采空區煤層自燃防治及有害氣體的控制是重要因素之一，風量過大，會造成采空區空氣帶的增加，風量過小，會增加采空區有害氣體的外溢，致使對施工人員產生威脅，因此，在采高2米左右時，合理風量在500立方每分鐘為宜。

四、結束語

綜上所述，本文對綜放工作面回采期間的開切眼、初采、過斷層和撤架階段的采空區遺煤自燃構成因素進行了分析，結合現有各項防滅火技術的優缺點，辯證地給出與各個階段客觀勢態相適應的綜合防滅火技術，成功指導了眾多礦井綜放工作面的安全回采。

參考文獻

[1]于云波.探討綜采放頂煤工作面采空區防滅火方法[J].科技與企業，2016（21）：203-203.

[2]高杰，李繼水.綜采放頂煤工作面采空區防滅火探討及實施[J].科教文匯（下旬刊），2016（10）：85-86.