沈北綜放工作面防治自然發火應用

黃仲義 趙俊峰

摘要：綜采放頂煤工作面防火問題一直是制約沈北采煤主工藝改革中的難題。蒲河礦通過近幾年在東翼采區及西翼采區等采面防治自然發火實踐，逐漸摸索出了蒲河礦綜放工作面有針對性的綜合防火措施，通過采取綜合防火措施取得成功。

關鍵詞：易自燃煤層;綜放面;防治自然發火

1 ?概 ?況

蒲河煤礦井田內煤種為褐煤，煤層為中厚煤層，煤質松軟，易風化，采煤方法為走向長壁后退式布置，采煤工藝為綜合機械化放頂煤，采空區管理方式為自然跨落法。煤層自然傾向性為容易自燃，在散熱不好的條件下，氧化快、升溫高。煤層圍巖為軟巖、高應力、強膨脹，致使煤的自然發火期短，自然發火期39～82天。2012年瓦斯鑒定為高瓦斯礦井。

礦井通風方式為中央并列抽出式，3個立井，兩入一排，回風井安有2臺BD-II-8-No23型主通風機。礦井具有完善的防火注沙系統、火災監測系統、安全生產監測監控系統、防滅火注氮系統、防塵供水系統。

2 ?采面巷道掘進期間防火措施

掘進期間采用錨網、錨索、架棚、噴漿等聯合支護方式，掘進期間重點防火措施是巷道噴漿，蒲河煤礦掘進期間著重噴漿質量，其目的主要是隔絕空氣中的氧氣與煤體的接觸，減少煤體暴露時間，降低煤炭氧化速度。掘進過程中杜絕出現高頂，對出現的高頂，進行預埋鐵管注河沙進行充填嚴密。

3 ?回采過程中防火措施

3.1 ?回采期間自燃隱患分析

⑴工作面初采期間，采面相對瓦斯涌出量大，所以采面推進度較慢，且開采初期采空區不易跨落，采空區遺留煤炭較多，尤其是切眼附近的煤體暴露氧化時間長，附近煤體的供氧條件相對較好，容易形成較大自燃隱患。

⑵由于綜放面超前壓力影響，頂煤在回采前已破碎，破碎區受到較長時間的氧化升溫，巷道、端頭支架及過渡支架頂煤不放，采空區冒落不實，空洞較大，漏風嚴重，增強了自燃的危險性。并造成兩順巷道壓力大，巷道噴漿層脫落或裂縫，兩順超前支護因巷道壓力大，超前支護隨采面推進對巷道進翻修，造成巷道煤體提前暴露氧化。

⑶工作面回采經過斷層附近時，煤層及其頂板松軟破碎，斷層處煤體受地質構造作用非常破碎，且表面活性結構增多，浮煤丟入采空區后，比其它區域浮煤的自燃危險性大。工作面過斷層時，受斷層落差影響，頂煤不能夠全部放出，使采空區遺煤增多，而且過斷層時推進速度慢，采空區供氧充分，使斷層附近容易發生自燃隱患。

⑷工作面前后刮板運輸機的機頭和尾巴，因工作面較長，且為放頂煤工藝，運輸機運輸量及運轉時間較長，造成機頭和機尾熱，從而造成機頭和機尾處的煤體升溫，加劇了機頭和機尾附近煤體氧化。

3.2 回采期間防治自然發火措施

3.2.1初采期間防火措施

（1）開采前，對切眼頂板預先打的防火孔進行飽和式注白泥，并對上下隅角及架后暴露的煤噴注白泥。初采時隨采面推進及時對架后空頂及浮煤噴注白泥。

（2）開采前在運順下隅角預埋鋪設4寸注氮管路當埋管深度超過10m時，根據防火需要向采空區進行連續注氮，氮氣流量不得低于400m3/h。工作面正常回采時，在運順內采面每推進30m埋一趟注氮管。見附圖。

（3）隨工作面開采推進，對架后進行剪網放煤。采面開采推進9米，對架后放凈見矸石，充分使尾巷頂板冒落后，對上、下隅角進行封堵。在采面兩端頭架后適當位置進行打眼注白泥，并把兩順、隅角的氧化浮煤、木料必須回收干凈，兩順底板要清理干凈浮煤（矸）;如頂板未能充分冒落，必須采取高壓注水預裂放頂措施，使其充分冒落，頂板充分冒落后，對上、下隅角進行封堵。

3.3 采面超前支護處兩順巷道防火措施

（1）對工作面運順下幫、回順上幫長期氧化的煤至少提前切頂線5m及兩順切頂線以里頂部長期氧化的煤放出回收，放出回收的開幫深度不少于0.5m且必須見硬幫實底。

（2）對上下口頂板受壓力影響出現裂隙或幫頂露出浮煤，及時進行打眼防火注白泥。

（3）上、下隅角前后3m外要剪網放頂，下隅角可縮梁回收完畢，若頂板完整堅硬不跨落必須用袋子裝入矸石將尾巷封嚴，每3～4m進行一次封堵;在袋子表面涂抹一層白泥將袋子間隙封好，防止尾巷進空氣氧化煤體，若頂板破碎跨落必須將氧化煤放凈見矸。

（4）工作面上、下端頭架前移放煤后對端頭架后打眼注白泥。

（5）減少向采空區漏風，每班必須在下隅角設置一道擋風簾。

3.4 工作面遇斷層防火措施

（1）過斷層期間，在有異常地點進行打眼注白泥工作，防治煤炭的氧化，并取樣進行化驗，分析煤炭的氧化速度。

（2）過斷層期間盡可能加快采面的推進度。

（3）調整通風、瓦斯抽采，根據瓦斯情況，調節上隅角抽采量和采面風量，同時采取進、回風隅角封堵減少采空區的漏風深度和自燃氧化帶深度。

3.5 工作面前后刮板運輸機機頭、機尾處防火措施

（1）刮板運輸機機前移后，對機頭、機尾前后氧化熱煤清理干凈，先進行灑水降溫，并進行噴灑白泥漿。

（2）加強設備對檢查維護工作，嚴禁過熱運轉。

3.6 監測監控防火監控措施

（1）利用安全監測系統分別在回風順槽設置回風流溫度、CO傳感器，工作面CO傳感器，實現對工作面及回風順槽內溫度、CO氣體連續監測。

（2）安設火情監測系統，分別在回風風流、上隅角、采空區設置束管過濾器。利用火情監測系統循環監測各地點CH4、CO、O2等八種相關氣體濃度，根據監測數據分析判斷自然發火情況。

3.7 ?回撤期間防火措施

⑴降低風量，減少漏風。綜放工作面推進至停采線后，在滿足安全需要的前提下，及時降低工作面風量，以減少采空區和煤體裂隙漏風。

⑵工作面支架停止前移后，對上、下隅角進行封堵，封堵長度不小于10米。

⑶下口幫頂及上下端頭各10架及根據工作面實際情況進行打孔注白泥。

⑷下隅角封堵后，向采空區注氮氣，氮氣濃度不低于97%。

⑸隨著支架回撤對撤完支架處的采空區側和木垛頂板進行打眼，并對其進行飽和式注白泥，對回撤后的空區側及頂板不間斷地注水、注白泥，隨撤隨注。并在木垛通道側從運順下幫設風簾，長度不小于10m，要求風簾接頂臥底，防止向空區漏風。在撤完支架地點補注白泥和瑞米后仍有高溫顯現時，對頂板氧化浮煤要及時放凈，并及時向頂板、架后及空區側打高壓注水孔進行注水。

⑺優化組織管理，縮短回撤時間以回撤工作為重點，保證回撤通路暢通，優化回撤工藝和組織管理，提高回撤速度，縮短回撤時間。

⑻加強監測。在回撤面設專職瓦檢員隨時檢測CO、CO2、CH4和O2濃度、空氣溫度等情況，同時采用監控系統，進行24h監測，超前分析，及時采取針對性措施，對有效預防自然發火起到了重要作用。

4 ?結束語

⑴針對綜放工作面存在的自燃隱患，在回采之前就要進行治理，防止隱患點由于回采產生的條件變化演變為自燃火災，進而影響工作面的安全回采。

⑵防治綜放工作面自然發火要突出“預防為主”的原則，超前考慮，分析可能存在的自燃隱患，從而制定可行可靠的治理措施。

⑶使用多種監測手段，及時掌握采空區等自燃隱患點的氣體成分變化情況，分析可能出現的后果，能夠正確指導自然發火防治工作，實現對自燃隱患的可靠控制。

⑷加強對防火工作檢查管理及防火措施的落實。

作者簡介：1.黃仲義，蒲河煤礦通風副總工程師;

2.趙俊峰，蒲河煤礦安監處長，采礦高級工程師。

沈陽焦煤股份有限公司 ?蒲河煤礦