煤矿井下火区治理技术探讨

摘 要：对于容易自燃煤层的矿井来说，井下火区是煤矿生产需要重点管理的一个问题，对生产效率以及生产安全具有重要影响。就我国煤矿生产现状来看，井下火区灾害必须要及时采取措施进行解决，降低自燃发火情况的发生概率与影响范围。针对此种情况，一般都是选择封闭火区的方式进行处理，而封闭处理后火区的管理则成为需要解决的问题。本文结合实例对煤矿井下火区治理技术进行了分析。

关键词：煤矿；井下火区；封闭

煤矿生产具有一定特殊性，对生产技术以及管理工作有着严格的要求，管理工作稍有不当就会对整个工程造成影响，严重的甚至会出现安全事故。煤矿井下火区是生产中需要重点解决的灾害之一，特别是对于容易自燃煤层来说，井下火区的管理尤为重要。一般情况下都是选择用封闭火区的方式进行处理，但是在火区封闭后，还需要采取相应的措施对其进行管理，这就需要我们进一步对井下火区治理技术进行研究。

1 工程概况

山西朔州山阴兰花朱和咀煤业有限位于山阴县城西北方向直距25km处的青杨沟村一带。矿井1981年9月建井，1987年8月投产。2009年5月份兰花科创积极响应山西煤矿资源整合政策，对该矿井实现整合，产能90万吨/年。现批准开采4、9、10、11号煤层。9号煤层和11号煤层煤尘均有爆炸性，两层煤自燃倾向性等级均为Ⅰ级，属容易自燃煤层。矿井扩大生产能力后，需对矿井进行重新布置和规划，但井下由于以前开采不正规，采空区较多，巷道布置较复杂，且怀疑有火区存住。

2 煤矿井下火区治理要求

2.1 绘制火区位置关系图

煤矿火区位置关系图应按照实际情况进行绘制，需要在图上详细标出所有火区地点，并对其进行有就保存。对于本煤矿井下火区位置图的绘制，应结合矿井重新布置与规划的图纸，了解原来所有巷道与老采空区实际情况，并结合以往开采工艺与技术的选择，在对老采空区地质环境进行分析的基础上，确定出可能存在的火区位置[1]，在通风系统图的基础上进行填绘。

2.2 建立火区管理卡片

应在对火区进行治理前，建立完善相应的火区管理卡片，完成各火区基本情况登记表，包括火灾发生时的情况以及火灾造成的损失，而对于本工程来说，就是填写预测的火区大小以及影响程度等。按照相关要求需要填写的内容包括：第一，火区注入惰性气体记录表，包括每次灌注的位置、钻孔情况，以及防火编号与处理日期等。第二，火区位置指示图，结合矿井实际情况来完成，例如以通风系统为基础，对火源点位置、火区边界、防火墙类型位置以及火区外围风流方向等信息进行标注，最终绘制成合理的剖面图。第三，防火墙具体信息，如修筑日期、负责人、内部气体成分、湿度、温度、内外压差以及结构状态等，完成结构情况观测记录表[2]。

2.3 气体采样化验

在确定火区位置以及各项信息后，前一周时间每班进行采样并进行化验；第二周同样需要每班进行采样化验；第三周则改成每班每三天进行采样化验；第四周改变为7天采样化验，在第四周后30d，每相隔15d完成采样化验。在对火区气体进行采样化验过程中，还需要根据每次气体的化验结果来绘制出矿井工作面进、回巷有害气体含量曲线图以及柱状图，分析其中有害气体指标是否符合相关规定。

2.4 高压注氮并缩封工作面

在对煤矿井下火区进行处理前，应结合实际开采情况，确定火区矿井工作面开采的时间，并在此基础上选择相应的措施进行处理，保证能够成功启封火区工作面。首先，应提前高压注氮，通过此项处理可以在第一时间内对将火区初期火势进行控制，并且随着注氮过程的延长，工作面内氮气含量大于氧气含量，可以达到降低火势的作用。其次，将启封工作面变为缩封工作面，在进行处理时，应先缩封火区工作面内回风顺槽，在对其处理完毕后缩封进风顺槽。在进行缩封处理时，首先应安排相应的救护队对火区工作面情况进行全面侦查，确定火区是否已经熄灭，如果没有熄灭应立即对火区进行封闭处理，如果已经熄灭则可以对火区采取缩封处理。

3 地下火区封缩处理流程

3.1 侦查阶段

安排专业救护队来通过对风量的控制合理排放有害气体，在前遇水的区域构筑第一道临时锁风墙，风筒穿过锁风墙，然后将锁风墙打开排放有害气体。同时需要随时对所排气体含量进行检测，避免水位降低造成气体集中涌出，如果在处理过程中出现不可控现象，工作人员需要及时撤离工作点。另外，机电队需要与救护队结合完成排水设施的安装，完成对回风巷的排水，在水位下降到预定位置后对有害气体进行排放。选择此种方式循环处理达到工作人员可以穿潜水衣越到积水区进入到待测工作面进行水温、空气温度、成分等的检测，判断火区是否熄灭。

3.2 缩封阶段

在确定侦查结果满足缩封处理条件后，才可进行第二阶段工作。即在正式进行缩封处理时，应做好缩封用时的计算，并严格控制缩封处理流程，降低各因素对处理效果的影响。例如在密闭外砌筑一道锁风墙，并实施回风巷密闭拆除工作。并且在正式密闭处理前，要确定CH4浓度，当其浓度小于1.0%时，才可以选择铜质器具对其进行拆除密封[3]。其中，严禁采取一风吹的方式对井下火区工作面回风巷、进风巷气体进行排放，应选择用局扇，逐节连接风筒来完成有害气体的排放。并且在处理时要每隔半小时就要对工作面进风与回风巷道气体、温度等进行检测，保证所有数据都控制在允许的范围内。

4 结束语

对于煤矿生产来说，除了要保证生产效率，同时更重要的是要做好生产安全管理。就我国煤矿开采自燃煤层生产现状来看，井下火区已经成为需要重点解决的问题，在对其进行处理时，应结合煤矿生产的特点，严格按照相关规定流程进行处理，通过系统严密的控制管理，争取不断提高火区密封处理的效果，提高煤矿生产的综合效率。

参考文献：

[1]王冰山，尤文顺，王冰松.柴家沟煤矿井下火区治理与启封决策[J].煤炭科学技术，2012（01）：78-82.

[2]王军.汝箕沟矿西沟采区井下火区治理技术[J].矿业安全与环保，2010（S1）：90-91.

[3]徐清叙.对煤矿井下火区应用液氮防灭火技术效果的分析[J].新疆有色金属，2013（05）：5-7.

[4]雷庆忠，付力伟.长沟煤矿井下火区治理与缩封经验[J].中国高新技术企业，2012（13）：127-130.

作者简介：申海军（1973—），男，本科（安全工程），采矿工程师（中级）。