煤礦防治煤層自然發(fā)火管理模式研究

趙家偉

摘 要：礦井火災(zāi)是指凡發(fā)生在礦井內(nèi)或地面并威脅到井下安全生產(chǎn)、造成損失的失控燃燒均稱礦井火災(zāi)。礦井內(nèi)因火災(zāi)防控的難度遠遠大于外因火災(zāi)，防治煤層自然發(fā)火這一內(nèi)因成為煤礦火災(zāi)防治的重中之重。本文重點闡述安徽省淮北礦業(yè)集團袁店二井煤礦礦井防火管理模式，通過防火模式的嚴格落實，礦井防控了煤層自然發(fā)火風(fēng)險，保證了安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)因火災(zāi);煤層自然發(fā)火;防治措施;管理模式;防控風(fēng)險

礦井火災(zāi)是指凡發(fā)生在礦井內(nèi)或地面并威脅到井下安全生產(chǎn)、造成損失的失控燃燒均稱礦井火災(zāi)。礦井火災(zāi)是煤礦生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一，與煤塵，瓦斯爆炸的發(fā)生常常互為因果關(guān)系，相互擴大災(zāi)害范圍與火害程度，是釀成煤礦重大惡性事故的原因之一。[1]按引火源的不同，礦井火災(zāi)分為內(nèi)因火災(zāi)和外因火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)防控的難度遠遠大于外因火災(zāi)，防治煤層自然發(fā)火這一內(nèi)因成為煤礦火災(zāi)防治的重中之重。

本文重點闡述安徽省淮北礦業(yè)集團袁店二井煤礦礦井防火管理模式，礦井通過設(shè)計、掘進工作面、采煤工作面、采空區(qū)、鉆孔五個方面進行防火模式的嚴格落實，防控礦井煤層自然發(fā)火風(fēng)險。

一、科學(xué)設(shè)計、源頭預(yù)防

1.采區(qū)、工作面設(shè)計由礦井總工程師組織通防、地測、技術(shù)、安監(jiān)等部門進行討論研究，合理確定開采方法，原則上不得布置孤島面開采，同時制定防治煤層自然發(fā)火工作方案、設(shè)計和技術(shù)措施。

2.合理優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，實行分區(qū)通風(fēng)。工作面開切眼位置、收作線位置要避開通風(fēng)高負壓區(qū)，科學(xué)利用均壓通風(fēng)技術(shù)降低回采工作面或采空區(qū)進、回風(fēng)兩端壓差，以減少采空區(qū)漏風(fēng)。[2]

3.合理工作面布置、開采工藝選擇及煤柱留設(shè)，減少采空區(qū)丟煤。統(tǒng)籌考慮工作面仰、俯采，保證采后灌漿效果。

4.堅持設(shè)計源頭把關(guān)，確保方案科學(xué)。工作面回采前，由總工程師組織開展專題會，明確收作線與封閉墻位置;冒落帶波及上伏近距離煤層的，收作線位置嚴禁超越上伏采煤工作面收作線。

二、掘進工作面防火管理模式

（一）沿空掘巷采空區(qū)側(cè)防火管理模式

1.“控”：如巷道頂板較為破碎，采取打撞楔、提高支護等級等頂板管理措施，防止漏（冒）頂事故發(fā)生。

2.“布”：沿空掘巷采空區(qū)側(cè)每隔50m設(shè)置一個防火觀測孔，掛牌、編號管理。特殊情況適當(dāng)增加觀測孔數(shù)量。

3.“噴”： 沿空掘進小煤柱采取噴漿措施，噴漿范圍為巷道中頂至沿空側(cè)，確保封閉良好，噴漿厚度不小于50mm，保證封堵嚴密，處理措施滯后迎頭不大于30m，壓力大的地段必須進行注漿加固措施。

4.“查”：每圓班由瓦斯檢查工現(xiàn)場采用CO便攜儀和比長式CO鑒定管對防火觀測點CO濃度進行檢測;每周進行一次氣體取樣，地面氣樣分析必須采取氣相色譜儀化驗，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施處理。

5.“測”：沿空掘進巷道在距回風(fēng)口10～15m處須安裝一臺CO傳感器，對現(xiàn)場防火情況進行實時監(jiān)測。（如圖1所示）

（二）煤巷掘進工作面防火管理模式

1.“控”：加強地質(zhì)探查，準確分析地質(zhì)資料，及時掌握煤層變化情況。工作面前方遇斷層，煤層產(chǎn)狀急劇變化時，施工單位必須制定加強頂板管理的針對性安全技術(shù)措施。提前采取短掘短支結(jié)合超前撞楔、防護網(wǎng)等措施，防止漏（冒）頂事故發(fā)生。

2.“管”：施工過程中出現(xiàn)高冒（松頂）時，施工單位主管技術(shù)員必須將高冒區(qū)、松頂區(qū)位置、現(xiàn)狀描述圖及時交生產(chǎn)技術(shù)部，由生產(chǎn)技術(shù)部填繪隱蔽工程圖，通風(fēng)區(qū)根據(jù)隱蔽工程圖在高冒（松頂）區(qū)設(shè)點、探查、掛牌，并根據(jù)業(yè)務(wù)聯(lián)系書落實防火措施，實行閉合管理。

3.“填”：施工單位要對高冒（松頂）區(qū)使用不可燃性材料進行充填。

4.“注”：通風(fēng)區(qū)根據(jù)隱蔽工程圖采取注凝膠處理。（如圖4）行噴漿處理，噴漿厚度不小于50mm，保證封堵嚴密。

5.“查”：每圓班由瓦斯檢查工現(xiàn)場采用CO便攜儀和比長式CO鑒定管對防火觀測點CO濃度進行檢測;每周進行一次氣體取樣，地面氣樣分析必須采取氣相色譜儀化驗，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施處理。

三、采煤工作面防火管理模式

（一）預(yù)測預(yù)報

1.觀測地點：采煤工作面上隅角、回風(fēng)流、采空區(qū)（測點必須進入采空區(qū)或煤巖體不少于300mm）;距鄰近采空區(qū)寬度≤10m的煤柱內(nèi);巷道高冒（松頂）區(qū)以及其它需要設(shè)點檢查的地點。

2.觀測內(nèi)容：氣體成分（CH4、CO、CO2、O2）、氣溫、水溫等參數(shù)。

3.測定次數(shù)：

1）檢查地點：采煤工作面回風(fēng)流、上下隅角、采空區(qū)（測點必須進入采空區(qū)或煤巖體不少于300mm）、巷道冒高處。

檢查方法：每班檢查一次CO、CH4、溫度等參數(shù)。

2）檢查地點：采煤工作面回風(fēng)流、上下隅角、采空區(qū)（測點必須進入采空區(qū)或煤巖體不少于300mm）、距鄰近采空區(qū)寬度≤10m的煤柱內(nèi)。

檢查方法：回采期間每周取樣分析一次;遇構(gòu)造影響正常推進度、收作期間每圓班取樣化驗分析一次。分析參數(shù)為：CH4、CO、CO2、O2、N2、C2H6、C2H4、C2H2。

（二）工作面防火管理模式

1.工作面回采期間

1）埋管：

風(fēng)巷每20m邁步式預(yù)埋兩趟2吋防火措施管路，機巷每20m邁步式預(yù)埋兩趟4吋防火措施管路;風(fēng)巷每20m邁步式預(yù)埋兩趟防火監(jiān)測束管;管路（束管）必須采取保護措施并掛牌管理。

2）生產(chǎn)：

嚴格落實兩巷超前退錨措施，施工單位及時拆除機、風(fēng)巷錨桿（索）托盤，U型棚（特殊情況棚梁無法拆除時，必須拆除棚腿并卸掉其聯(lián)桿、卡纜、螺絲）等護表構(gòu)件，保證采空區(qū)頂板及時垮落。

合理組織生產(chǎn)，保證工作面月推進度不小于30m。

2.工作面過構(gòu)造期間

影響回采、不能正常推進（推進度小于30m/月）的地質(zhì)構(gòu)造帶100m前，通風(fēng)區(qū)負責(zé)編制強化防治煤層自然發(fā)火措施。

1）埋管：

除風(fēng)、機巷連續(xù)壓茬預(yù)埋防火措施管路及機、風(fēng)巷連續(xù)壓茬預(yù)埋監(jiān)測束管外，從距構(gòu)造80m開始，在工作面機、風(fēng)巷每個20m預(yù)埋一趟防火管路并掛牌精準標注構(gòu)造距離。

2）生產(chǎn)：

①合理控制工作面采高，嚴禁隨意丟頂、底煤，減少采空區(qū)遺煤。

②加強煤壁頂板管理，嚴格落實控頂護幫措施，嚴防工作面出現(xiàn)片幫、掉頂事故。

③加快工作面回采進度，確保工作面過構(gòu)造期間推進度大于30m/月。

3）措施：

距地質(zhì)構(gòu)造帶100m前開始24小時連續(xù)灌注氮氣。

四、采空區(qū)防火管理模式

1.制度：

①嚴格落實采后封閉制度，工作面過巷道、煤眼后10天內(nèi)必須封閉;工作面收作鋪網(wǎng)結(jié)束后，必須在45天內(nèi)永久封閉。

②收作線外保留長距離巷道的嚴格執(zhí)行“分段封堵”制度，封閉范圍內(nèi)廢棄巷道堅持倒棚、回收。

2.設(shè)計：

封閉施工前，確定封閉墻位置、結(jié)構(gòu)及施工標準等。

3.封閉：

工作面機、風(fēng)巷均采用里、外段分段封閉方案。（如圖2所示）

4.密閉墻防火預(yù)測預(yù)報：

建立健全防火日分析制度，同時繪制防火變化趨勢圖，準確分析采空區(qū)內(nèi)氣體成分、溫度等變化情況，進行防火預(yù)測預(yù)報動態(tài)分析。

五、鉆孔防火管理模式

一. 施工鉆孔

所有煤層鉆孔施工均要編制預(yù)防與處理孔內(nèi)著火安全技術(shù)措施及應(yīng)急預(yù)案。

1.施工：

①在鉆孔施工前，結(jié)合實際情況確定打鉆排渣方式，優(yōu)先選用比較安全的施工鉆孔排渣方式。采用壓風(fēng)排渣時，配備風(fēng)水三通裝置，實現(xiàn)風(fēng)水快速轉(zhuǎn)換。

②鉆孔施工過程中出現(xiàn)停電等情況不能繼續(xù)作業(yè)時，必須及時關(guān)閉壓風(fēng)或?qū)猴L(fēng)管脫離水便。

④配備不少于2臺CO2滅火器或泡沫滅火器。

2.檢測：

打鉆地點下風(fēng)側(cè)1m范圍必須懸掛便攜式一氧化碳檢測報警儀。

3.處理：

鉆孔施工中，作業(yè)環(huán)境內(nèi)出現(xiàn)CO或CO濃度有上升趨勢、煤焦油味及孔內(nèi)出現(xiàn)煙霧等發(fā)火預(yù)兆時，要立即采取停止鉆進、關(guān)閉壓風(fēng)、向孔內(nèi)注水等措施，并及時向礦調(diào)度指揮中心匯報。

二.報廢鉆孔

1.注漿：

巖巷地質(zhì)探查鉆孔停用后進行全程注漿封孔;探放水鉆孔施工結(jié)束后，若不需放水時，封孔深度不小于5m，見采空區(qū)鉆孔需全程封堵，需要放水時孔口預(yù)留閘閥，并定期檢查孔內(nèi)氣體情況。

2.噴漿：

鉆孔周邊巷幫漏氣嚴重的要采取噴（注）漿堵漏等措施，防止漏氣供氧造成自燃。

參考文獻：

[1]陶三礦. 淺談礦井火災(zāi)[J]. 中國科技博覽， 2013， 000（015）：P.409-409.

[2]王春橋， 王云飛， 劉萬兵等.均壓通風(fēng)技術(shù)治理采空區(qū)CO涌出數(shù)值模擬[J]. 煤礦安全， 2012， 043（012）：41-45.