綜采工作面采空區與防滅火技術研究

張瑜良

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

近年來國內外在原有常規技術（均壓、堵漏風、灌漿、注情氣、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。

1、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 氣復合、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、連續供復、蓄熱環境、時間。采空區遺 煤自燃與浮煤厚度、含氧量、漏風孔隙率和浮煤溫度等因素密切相關。

2、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。

3、綜放工作面不同回采時期的防滅火技術

3.1 初采階段

初采階段頂板懸露較完整，變形較小，移架后僅少部分頂煤垮落，大 部分懸空不垮，工作面開采初期難以放頂煤，從而使得開切眼處遺煤多;綜放工作面開切眼斷面大，受礦壓影響煤體易壓裂破碎，形成漏風供氧和?蓄熱環境;綜放支架設備安裝時間相對較長，初采階段系統還處于磨合期，工作面推進速度遲緩。

由于初采階段形成的采空區范圍比較小且壓實程度低，灌漿難以在采 空區積存而是沿阻力較小的通道流向工作面，注惰氣易隨風流散失。此階 段切眼處煤的自燃主要由漏風供氧決定，因此防治技術應以堵漏為主。膠 體防滅火技術具有堵漏、降溫和固結水性能.能夠解決獎液流失問題。在工 作面上下端頭堆砌沙袋墻，然后通過插管、預埋管或鉆孔向切眼兩巷灌注 膠體，形成兩道密實的膠體隔離帶，從而有效地起到堵漏風的作用。

3.2 順利回采期間

經過一段時間的人、機、環境系統磨合之后，工作面向前推進速度加 快，采放工藝各環節銜接合理，遺留在采空區的浮煤會相應減少，采空區 自燃帶寬度縮小。工作面順利回采期間，在做好規律性指標氣體檢測工作 的同時，利用廢棄的壓風、靜壓水管預埋在采空區作為注氮、灌漿管路，有規律地向采空區注氮惰化、灌漿覆蓋降溫。

4.實例分析

4.1 綜合防滅火措施分析

為了有效遏制 1211 采空區煤層自燃，避免重大事故發生，司馬礦通風 部通過技術研究，決定從減少采空區漏風及遺煤量、采空區注氮以及安裝 高敏度監測系統等幾方面入手，降低采空區 CO 涌出。

1）降低采空區漏風量;1211 工作面在回采過程中采空區漏風主要來 自于機頭處上隅角以及間隔移架時支架間隙，司馬礦通風部通過研究在 1211 運輸順槽距機頭 15m 處安裝“Z”型風障，引導風量直接進入工作面;同時工作面在過斷層期間間隔移架時在相鄰支架間隙處安裝柔性可伸縮風障，從而降低采空區漏風量。

2）采空區注氮;1211 工作面采用 ZH-800-98 型地面固定碳分子篩制 氮機制氮，注氮管路埋放在工作面上隅角處，采用直徑為 108mm 的鋼管作 為注氮管路且伸入采空區內長度為 50m，隨著工作面推進 50m 后開始注氮，并埋設第二條注氮管路，當第二條注氮管路埋入采空區 50m 后第一條注氨 管路停止注氮，并對第二條管路重新接管注氮;采空區注氮時管路出口壓 力為 0.6MPa，注氮量為 420m3/h，氮氣濃度不得低于 97%。

3）減少采空區遺煤;1211 工作面采空區遺煤主要來自于仰采過 f0 斷 層期間的底煤，所以為減少采空區遺煤已調整工作面過斷層回采方法，應 采用偽斜回采法過 f0 斷層，即在過斷層前進行旋轉調面，使工作面方向與 斷層走向方向平行，然后偽斜回采至斷層帶時采用爆破法強行過斷層，工 作面過斷層后再次進行旋轉調面，使工作面正規循環作業，采用該方法過 斷層可有效減少采空區遺煤量。

4）安裝高敏度采空區發火監測系統;1211 工作面采空區原安裝的是 普通型發火監測系統，測量誤差大、監測敏度低且監測系統束管管路長等 確定，而且整個工作面僅在上隅角處安裝監測系統，數量有限;所以通過 研究決定對 1211 采空區安裝 JSG5 型煤礦自然發火束管監測系統，該系統 采用的是光譜技術，具有氣體預處理功能、氣體流量控制及顯示功能等，且具有能夠及時就地取樣、實時分析、結果高速上傳、監測及時敏度高等 優點，工作面共安裝三臺 JSG5 型監測系統，分別安裝在 55#支架、145#支 架以及上隅角處。

4 .2 應用效果分析

1）通過采空區安裝的 JSG 型發火束管監測系統監測數據發現，1211 工作面采取減少采空區漏風量以及注氮措施后，采空區內 O，濃度由原來 的 16.28%減低至 5.5%，CO 平均濃度由原來的 0.0055%降低至 0.0017%，由此可見減少漏風量可有效延長了采空區破碎煤體氧化時間，避免采空區 火災事故發生;注氮措施后可稀釋采空區內氣體，但具有一定滯后作用，可起到輔助防滅火作用。

2）通過偽斜回采法過斷層時，減少了采空區遺煤量達 3700t，有效阻 止了了采空區煤體自燃事故發生，同時與傳統仰斜法相比，偽斜回采法過 斷層提高了工作面回采速度，平均回采進度達 5.0m/d，回采后采空區及時 垮落，縮短了采空區內破碎煤體氧化時間，減小了氧氣與破碎煤體接觸面 積，降低了自燃發火隱患。同時在工作面三處安裝 JSG 型高敏度發火監測 系統，可精準對采空區 CO 進行監測，為采空區及時采取滅火措施提供實 時依據。

結束語

總而言之，新時期的煤礦工業已經進入了規模化與智能化的發展時代，對于綜采工作的效率與安全需求相對較高，因而為了更好地滿足這種實際 生產需要，應該積極的從安全風險的構成因素著手，積極的選取與其相對 應的防滅火技術，并借助針對風險的技術控制方案與預防性的管理控制方 案，強化綜采工作面的作業安全。結合以上分析可以認識到，加強針對不 同防滅火技術的專題研究與應用范疇界定，可以更好地促進預防效果。

參考文獻：

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