同忻矿综放工作面综合防灭火技术分析

郭世伟

（同煤国电同忻煤矿有限公司 通风部，山西 大同037000）

8107综放工作面开采石炭二叠纪3＃～5＃煤层，根据煤炭科学研究总院重庆研究院2011年6月对同忻煤矿煤层取样化验结果：煤层自燃倾向性等级属Ⅱ类，吸氧量为0.54cm3／g干煤，煤层最短自然发火期为42天。该面煤层厚度3.64～21.9m，平均13.8m，回采3.9m，放煤高度9.9m，采放比平均达到1∶2.5。由于工作面推进速度较慢，采空区浮煤多，自然发火危险性增大；开切眼、运输巷、回风巷成型时间长和停采期间因撤架完成封闭的时间长，同时因“两道两线”的丢煤量大，也容易发生自燃。本文对综合工作面的防灭火技术进行分析。

1 综合防灭火措施

矿井火灾发生的原因大致可以分为两种，一种是外因，就是人为因素造成的，另外一种是内因，一般的内因是指煤炭自燃所引起的火灾。煤炭自燃的条件有两个，一个是可以触发火灾的热源，另一个是空气的供给。本文所分析的综合防灭火技术，就是以这两个起因为基础，进行防灭火工作。

1.1 注氮工艺和方法

采空区防火注氮，采用预埋双管注氮工艺。具体作法是：在8107综放面的进风侧沿进风顺槽埋设1趟注氮管路，埋入采空区20m后开始注氮（根据8100工作面注氮工艺），同时又埋入第二趟注氮管路。当第二趟注氮的管口埋入采空区20m时向采空区注氮，同时埋设第3趟注氮管路，当第一趟管路埋入采空区60m时停止注氮。如此循环，直至工作面采完为止。根据8101、8100工作面防灭火经验注氮管口的错距定为20m。

1.2 降低采空区煤体氧气的含量

（1）采空区或巷道一旦发生火灾，采用注氮方法灭火时，在注氮的初期注氮流量要大，这是因为：一方面要迅速将火区空间惰化，另一方面注入的氮气还要惰化漏进的新鲜风流。火区惰化后，继续注入的氮气主要起惰化漏风的作用，注氮流量就相应减少。通常灭火注氮量可按封闭火区体积的3倍计算。通过向采空区注入高浓度的氮气，可以降低空气中氧气的含量。也就是用氮气来置换空气中的氧气，这样氮气就会代替氧气进入原煤的内部，而原来在煤体中存在的水分的增加形成裂缝，可以抑制遗煤的氧化速度。另外，大量的氮气有助于提高气体的压强，从而降低采空区的空气流动速度。而且，氮气在煤体中流动的时候，可以吸收煤体中的热量，这样就可以降低周围的温度，从而抑制其氧化。这也就达到了防止采空区煤层自燃的目的。近几年来，我国在氮气防灭火方面的技术不断提高，特别是关于综放工艺方面的注氮防灭火已经在很多矿场中被采用。

（2）采空区布置顶板尾巷。为了排放采空区内贮存的瓦斯，相对于回风平巷内部错开10～15m的位置，布置的一条独头巷就是顶板尾巷。顶板尾巷的作用就是防止漏风，也就是防止空气进入采空区，从而降低采空区的空气含量。在布置的时候，应注意顶板尾巷不宜过长，以避免导致煤体长时间与空气接触，从而加快其氧化。

（3）垒土袋墙。工作面上下隅角因为煤帮的支撑，会导致采空区的跨落不彻底，最后将形成自然拱，成为采空区的漏风通道，从而加剧了媒体的氧化，也为采空区遗留下的浮煤提供了自燃的条件。如果在综放工作面的两端接近采空区的位置垒上土袋墙，就可以缓解工作面和采空区之间的漏风，缩短采空区煤层自然氧化带的距离，这也就从根本上防止了采空区煤层的自燃。

同忻矿煤层的自然发火期是42天，在正规回采期间，每向前推进80m，工作面两端头就要垒一次土袋墙，如果向前推进200m，全工作面就要垒土袋墙一次，这已成为同忻煤矿的日常防灭火中基本的技术。

1.3 控制煤体温度

（1）向煤体两巷进行注水。在同忻矿综放工作区成立了专门的注水队，主要由通风区技术区长进行管理，他们的工作就是在上、下两巷中，用爬道钻向工作面及两巷顶板煤层进行打钻注水，这样不仅可以降低煤尘和软化煤体，从而提高采出率，也可以让煤体降温，使其温度控制在着火点以下，这样也就降低了煤自燃的发生率。

（2）通过放顶线喷雾进行降温，2004年同忻矿引进了放顶线喷雾，在支架后部的天窗上装设了喷雾器。喷雾器可以将采空区的遗煤进行除尘和湿润的处理。这样不仅消除了煤尘，也降低了采空区遗煤的温度。在早期，该类型的支架并没有受到重视，现在越来越多的矿场开始使用。

（3）使用阻化剂可以减缓煤层的氧化进程。在回采工作面推进的时候，可以定期定量对采空区使用阻化剂，这样就可以减缓煤层的氧化进程，防止煤的自燃。

2 做好综合防灭火工作的措施

2.1 做好工作面设计

首先就是工作面的设计，在技术人员进行设计的时候，应该因地制宜，也就是根据实际地质条件布置巷道，根据实际工作环境提出防灭火策略。设计科学的综放工作面，不仅是对矿场的员工安全负责，也对整个矿场的发展有良好的促进作用。灌浆防灭火系统灌浆防灭火方法是将注浆材料（黄土、页岩、矸石、粉煤灰、尾矿等）细粒化后加水制备成浆，用水力输送到煤矿井下注入需要防灭火区域内，封堵漏风通道、包裹煤岩阻止氧化、冷却煤岩温度，达到预防或扑灭矿井火灾的目的。

8107综放面开采煤层的特点：① 煤层倾角小于5°，不利于浆体沿倾斜方向的扩散；② 工作面倾斜长度达200 m，注浆管口在进、回风侧采空区，浆体很难到达采空区中部，更不用说充满采空区；③ 采高平均达到13.8m，浆体根本不能将采空区充填满，预防和扑灭大采高采空区高顶处的火源点难度大；④ 大同矿区冬季寒冷，水土冻结，不能正常开展防灭火灌浆工作。

2.2 积极落实防灭火技术措施

（1）运用建立的火灾束管监测系统、人工取样色谱分析和人工便携仪检测，加强自然发火预测预报，根据检测结果，分析采空区内各气体成分的发展态势。

（2）每天坚持连续向采空区注氮。

（3）在有条件的情况下，分别在工作面上、下隅角挂风帘。

（4）在有条件的情况下，分别在工作面的上、下隅角每推进15m，构筑粉煤灰封堵墙，具体作法是：用粉煤灰袋施工一道底宽1.7m、顶宽1.1m的密闭墙，此墙遇顶板垮落后越压越紧，从而减少采空区的漏风及氮气的泄露。

2.3 抓好职工安全思想教育方面的工作

在日常的工作中，人是最重要的，因为上层的管理者不可能时时刻刻的进行监督，所以只有职工自己认识到该问题的重要性，才能在第一时间做好防灭火工作。

3 结语

同忻矿在综放工作面所生产的煤量占整个煤矿总产量的80%以上，因此作好综合工作面综合防灭火工作是十分重要的，这不仅对矿场有利，也是为了确保每个井下员工的人身安全。资料表明，综放工作面防灭火工作是一项很复杂的系统性工作，关于这方面的防灭火技术仍需要不断进行深入的探讨研究。

〔1〕宋西陀 .煤矿开采方法〔M〕.北京：煤炭工业出版社，1986.

〔2〕崔洪义，王洪权，李建堂 .矿井火灾防治〔M〕.徐州：中国矿业大学出版社，2002.

〔3〕柴一言，邓文福，于福元 .采煤概论〔M〕.北京：煤炭工业出版社，1988.

〔4〕常志有 .易燃厚煤层开采灭火技术〔J〕.煤炭技术，2009.