综放工作面停采撤面期间防灭火措施

摘要：文章基于某矿综放工作面撤面期间停采线自然发火的严重性，重点研究综放工作面停采撤面期间的防灭火措施。按照时间节点，将防灭火工作分为停采前、停采期间和封闭后。对每一阶段的防灭火工作进行了研究，最终建立了以“预防为主，早期预报，红外探测、注浆注氮等先进防治技术”为基础的综合防治措施，保证了采面的安全回撤，杜绝停采线火灾事故的发生。

关键词：综放工作面；停采线；防灭火

中图分类号：TD752 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0094-02

综合机械化放顶煤采煤法具有产量高、效益好的显著优点，近年来在各矿区广泛应用。但其丢煤集中的缺点，也给煤炭自燃的防治造成了很大困难。只有解决好防灭火问题，才能充分发挥综放工作面的效能。做好综放工作面开采的防灭火工作，是实现高产高效工作面的基本保证。基于此，笔者就某矿4326综放工作面停采撤面期间的防灭火工作谈点自己的认识。

1 4326综放工作面采面条件

4326综放面位于某矿四采区下部，倾斜长300m，工作面走向长1410m，工作面煤层平均厚度为8.6m，煤层倾角为0°～11°。现开采3#煤层，该层煤平均厚度为8.65m，煤层具有自燃发火的倾向（化验为Ⅰ级），自燃发火期为1个月，最短自燃发火期22天；煤尘具有强的爆炸性，火焰长度大于400mm；矿井历年瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井，但部分采区和工作面煤层含瓦斯量较大。

2 煤的氧化特点及最短自燃发火期

从最短发火期22天可看出，该矿的自燃发火现象是较为严重的。综放开采后的自燃发火情况见表1所示：

由表1可以看出，停采线自燃发火隐患占总次数的22%。而煤炭自燃必须同时具备四个条件：（1）煤具有自燃倾向性，并呈破碎堆积状态存在；（2）有连续的供氧条件；（3）热量易于积聚；（4）有维持煤的氧化过程不断发展的时间。特别是4326超长综放面停采期间，上述四个条件基本同时存在，这就增加了防灭火的难度，而煤炭自燃预防是一项复杂的系统工程，其实质就是要消除煤炭自燃四个条件中的一个或多个。因此，要保障综放工作面的安全回撤，必须高度重视停采前后的防灭火工作，消除自燃隐患。

3 4326综放面停采撤面的防灭火技术措施

4326综放工作面停采撤面期间的防灭火分为三个阶段：第一阶段是停采前的准备与预防；第二阶段是停采期间的预防；第三是封闭后的预防。

3.1 停采前的准备与预防

停采前的准备工作是保证综放工作面安全停采撤面的基础，可从以下四方面考虑。

3.1.1 减少煤与氧接触几率。（1）优化采煤方式，提高煤炭回收率，距停采线100m范围内，加大放煤量，尽可能减少采空区遗煤，重点在钢丝绳和铁丝网前20m加大放煤力度。（2）喷洒阻化剂和撒布岩粉，在距停采线100m范围内，加大喷洒阻化剂量，并撒布岩粉，减少遗煤暴露时间。

3.1.2 减少供氧条件，破坏蓄热环境。在停采前，为减少采空区漏风，在保证安全生产的前提下，减少工作面风量，并在上下隅角设置挡风帘。距回撤通道20m，两顺槽距回撤通道长各300m、宽各20m范围内埋设2寸注浆管路，对工作面上下端头进行注浆，破坏浮煤的蓄热环境。

3.1.3 加强气体监测。工作面回采结束前加强对气体和温度的监测力度。在回风隅角、架前风流进行取样分析，采集的气样应在6h内完成分析，最长不得超过12h，超过12h需重新采集气样进行分析。分析气体种类包括O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等气体。

在工作面回风顺槽停采后20m留设一路束管，停采线后部10m留设一路人工测气管。在工作面轨道顺槽停采后部30m留设一路用泵抽气的束管，停采线后部20m、10m、5m处分别留设一路人工测气管。

3.1.4 其他措施。

（1）在设置风门、密闭等设施地点备足相应物料，各种防灭火材料、设备及时到位。

（2）停采前，每隔3组支架，顶梁和掩护梁的侧护板全部收回，为防灭火钻孔的施工创造条件。

3.2 停采期间防灭火措施

3.2.1 综放工作面的通风设计。

（1）控制综放工作面的风量，保持风量稳定在280～340m3/min之间，工作面回撤支架期间每天至少进行一次测风。

（2）加强巡回检查，及时检修通风设施，风门必须闭锁，严禁两道风门同时打开，严禁任何人破坏通风设施，保持通风系统稳定。

（3）停采后，应及时在工作面停采线进、回风隅角切顶线位置各施工一道2m厚碎煤墙（或粉煤灰墙），要求接顶、接帮，墙断面保证能够封锁隅角全断面，减少向采空区的漏风量。

3.2.2 早期预测预报。早期的预测预报可以及时准确地为综放工作面停采撤面期间火灾发展初期的各种迹象做出预警，是火灾防治的关键技术。该矿利用气体分析法、红外探测法和温度自动监测系统共同实现了煤炭的早期预测预报。

（1）气体分析法。气体分析法是目前普遍用来预测预报自燃火灾的方法。在工作面上下顺槽、工作面中间巷回风隅角和工作面内设置束管。工作面内每三架向后部布置一个钻孔，并下1寸套管，钻孔倾角向上30°，钻孔长度为7～8m，钻孔间距为4.5m，间隔一个钻孔进行人工监测和取样化验分析，两天一个循环，对CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2气体进行连续检测。

（2）红外探测法。红外探测法是近几年发展起来的一种新的探测技术，其原理是自然界的任何物体只要处于绝对零度之上，都会自行向外发射红外线，通过探测煤岩体红外辐射量可测得煤岩体温度。井下一旦发生自燃发火的迹象，对其精确定位是必要的，此时，红外探测法的优点便显现出来，既可以监测井下自燃发火隐患的发生，又可以为准确的火灾定位提供基础数据。根据探测地点分为采空区探测和停采线探测。其中采空区探测利用MXX红外探测仪，停采线探测采用ST6红外探测仪，红外测点见图1所示：

图1 红外测点布置图

（3）测温法。测温法是在工作面向前推进的过程中向采空区预埋测温元件，通过布置通信电缆的方式将测温元件采集到的煤低温氧化过程中的温度数据传回监测站点，从而判断采空区内自然发火情况。温度探头选择精度较高的Pt100铂电阻传感器。在停采线高冒点处、回风顺槽和采空区内布置温度传感器，并进行编号处理。温度传感器位置确定后，将其安装在10～15mm的套管内，并对温度探头进行加固处理，用黄泥封堵钻孔，待稳定一段时间后，进行温度测定。要特别加强对温度传感器的管理和维护。注意记录观测数据，当测得的煤温维持在30℃以上时，要加大测定力度，并进行处理。

3.2.3 自燃的预防及消除。

（1）注浆与压注粉煤灰。在工作面两顺槽内各预埋设注浆管路，出浆口位于停采线后部20m，停采后对4326上下顺槽进行注浆或粉煤灰，4326中间巷也要保留一路完好的注浆管，以备在需要时进行注浆。

（2）堵漏防灭火。空气的供给是煤自燃的必要条件，堵漏防灭火是煤矿井下防治煤炭自燃的有效手段和根本措施。综放工作面停采以后，高冒点和向采空区的漏风还将继续。因此，堵塞高冒点和向采空区的漏风、隔绝供氧是防止煤炭自然发火的必要措施。

在综放停采线上下隅角分别建一道板闭，然后采用艾格劳尼（或罗克休）快速堵漏泡沫进行充填喷涂，消除上下隅角向采空区的漏风。工作面防止向采空区漏风措施施工完毕后，立即对工作面采空区进行大流量压注稠黄泥浆，以不影响综放工作面回撤为准。要加强观察，防止溃浆。

在综放停采线实体煤侧打钻压注阻化剂（MgCl2），钻孔按三花眼布置，钻孔间距为2.5m，长度为5～6m，停采线喷洒压注总量在20t左右。

（3）采空区注氮防灭火。对采空区的防灭火可采用注氮方式。采空区注入惰性气体后，可对采空区三维立体空间进行惰化，冲淡了氧气与煤炭的接触，从而可防止采空区煤炭自燃发火。

现阶段应加快地面注氮机的布置，使其在短时期内能投入使用。若不能使用，可使用移动式注氮机，一旦出现回风流中CO浓度有较快的上升趋势时，把注氮机的氮气出口与上下顺槽注浆系统管路连接并实施向采空区注氮。

在进行注氮作业时，为保证采面安全，面内必须悬挂便携式两用仪和化学氧自救器。一旦氧气低于18%，能使工人安全撤离。

3.3 封闭后防灭火措施

灌注泥浆。在综放工作面安全回撤完毕后，要迅速密闭上下顺槽，并灌注泥浆。

停采线实现均压通风。当工作面受到采空区有害气体异常涌出的威胁时，对停采线采取均压措施。

4 结语

（1）通过对综放开采后自然发火情况统计，停采线自然发火隐患占22%，必须对工作面撤面期间的停采线采取防灭火措施。

（2）对4326综放工作面停采撤面期间的防灭火工作按时间节点分为停采前、停采期间和封闭后，并根据不同阶段的特点制定防灭火措施。

（3）对于4326超长综放工作面停采撤架期间的防灭火采取以“预防为主，早期预报，红外探测、注浆注氮等先进防治技术”为基础的综合防治措施，以保证采面安全回撤。

参考文献

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作者简介：黄燕波（1985—），男，同煤集团塔山煤矿生产部副部长，研究方向：采矿工程。