煤矿采空区防灭火技术的实践研究

吴燔

摘 要：煤矿采空区自然发火的现象日益严重，受到煤层自然发火周期、工作面通风方式、瓦斯抽采方式、回采推进速度等各种因素的相互制约，灌浆、注氮等常规防灭火措施已经很难取得较好的效果，需要针对现场实际情况，引进当前行业最新的防灭火技术、措施和工艺并加以综合运用，才能取得防灭火的实际成效。

关键词：煤矿；采空区；自然发火

中图分类号：TD752 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）06-0152-02

1 背景介绍

当前，科学防控采空区煤层自燃已成为当前矿井安全生产的主要任务之一。煤炭自燃不单单引发矿井火灾，控制不好经常会导致瓦斯爆炸，其产生的一氧化碳等有毒有害气体给井下作业的工人带来生命威胁。口孜东矿第13#煤自燃倾向性为容易自燃，自燃倾向等级为I类，最短发火期仅为36天；在生产过程中，13#煤层的1304工作面采空区出现过自然发火现象，带来严重的安全威胁。因此，在实践中摸索出煤矿采空区防灭火技术措施就显得十分的重要和必要。

2 煤体自燃分析

（1）煤体自燃发展过程一般分为3个阶段，即潜伏阶段，自热阶段和自燃阶段。（2）煤层若发生自然，首先是煤本身要具有自然倾向性，煤炭在经过开采后采空区遗煤呈现破碎状态并呈现一定的厚度。（3）工作面回采后，顶板垮落下来，存有大量空隙，风流渗入空隙形成漏风通道使遗煤氧化，最終导致自然发火。

3 工作面采空区防灭火实践

1304工作面平均煤厚4.7m。自回采以来，采取灌浆和注氮防灭火措施，工作面受断层影响推进度较慢，且工作面内残煤较多，采空区内残煤氧化开始加速，在架间取样化验中出现了乙烯，自此，在增加灌浆量和注氮量的基础上，新引进一套光纤传感防自燃发火监测预警系统全自动监测系统，加强对采空区指标气体的在线监测，同时首次引进注液态二氧化碳防措施，对敏感区域进行注液态二氧化碳，并同时采取控制漏风等其他措施。

出现乙炔气体后，每天不少于一次向工作面注液态CO2，每次灌注2～4m3不等。自5月19日夜班起，对工作面上、下隅角、工作面79-80#架间进行灌注液态CO2，共注入液态CO2量为206m3。在没有灌注液态CO2前，工作面架间温度在28-29℃，灌注后工作面架间温度显著下降，温度在26-27℃。采空区注入液态CO2后有效的降低了采空区温度、氧含量，液态CO2气化后扩散速度较快以致CO2含量升高，CO2在一段时间内浓度会逐步降低，衰减时间范围内应及时进行补充灌注，结合以上数据分析采空区灌注液态CO2应对灌注点进行定时、定点、定量灌注[1]。

工作面收作期间，对上下隅角喷注专门的堵漏材料，防止通过上下隅角向采空区漏风。对切眼区域、工作面进风巷、回风巷中出现的局部高冒点可以先喷浆覆盖，再充填不燃性材料，根据工作面实际情况选取位置点、架间漏风点注瑞米材料进行封堵，减少向采空区漏风。对工作面上隅角接顶区域进行高密度喷注，并对工作面个别架前沿进行堵漏喷注，确保工作面上隅角接顶区不漏风。加强对上下隅角处挡墙的管理，严禁随意拆除挡墙造成采空区漏风现象[2]。

4 防灭火综合性措施效果分析

通过采取灌浆、注氮、注液态二氧化碳等防灭火措施，我们利用一氧化碳作为标志性气体，利用不同的方法对一氧化碳的浓度变化进行监测，通过一氧化碳浓度在一系列防灭火措施实施前后的数值变化，来分析判断1304工作面防灭火技术措施的效果[3]。

4.1 措施前后工作面气体变化情况

1304工作面自2月10日开始，每天进行一次灌浆，2月19日开始，每小班对采空区进行注氮，对工作面上隅角和工作面高抽巷定期取气样进行分析，2月下旬工作面上隅角和工作面高抽巷部分气体含量变化分析情况见表1所示。

4.2 工作面重点区域CO情况分析

工作面过断层期间11#架CO变化曲线图1所示。从图中可以看出，受断层影响，导致推进度慢、残煤多，导致架间的CO浓度持续升高。自4月下旬开始，各架间重点区域陆续开始连续检查出CO，其中11#架左右CO浓度相对较高（最高为780ppm）并在3月份架间取样化验中出现乙烯。在开始采用多种综合防灭火措施同时加快工作面过断层速度，工作面架间重点区域CO浓度开始下降。至3月下旬架间CO情况开始稳定在100ppm以下，直至4月上旬工作面通过断层开始进入正常回采块段，架间CO趋近于0。

4.3 工作面上隅角、回风流CO变化情况

工作面上隅角密闭墙内和回风流中的CO浓度变化趋势图，从图可知，工作面自回撤支架作业以来，采取束管监测的方式，配合人工现场检测，采取注氮、灌浆、注液态二氧化碳等综合防灭火措施，在整个回撤过程期间，回风流内未检测出CO，个别地点偶尔出现一氧化碳，且浓度很低，均未超过20ppm。

5 结语

本文结合口孜东矿1304工作面防灭火工作实际，通过对煤炭自燃情况进行预测，现场采取灌浆、注氮机注液态二氧化碳等技术措施来开展防灭火工作，通过以上灌浆、注氮、注液态二氧化碳等综合性发灭火技术措施后，工作面上隅角、高抽巷内O2、CO含量有所下降，CO2含量有所上升，有效的降低了采空区温度，起到了良好的惰化防火效果，在针对1304工作面防灭火工作开展期间出现的问题及采取的一系列处理措施，使该工作面在回采、过断层及收作过程中有效控制了采空区遗煤自燃，保证了工作面回采及收作的安全，为以后矿区的工作面防灭火工作积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]李洁莹.煤田火灾的成因、危害和治理技术[J].能源技术与管理，2011，（04）：89-90.

[2]杨世杰，王正元.易燃煤层自燃火灾原因及综合防治技术[J].煤矿科学技术，1995，（6）：35-38.

[3]刘景华.矿井火灾防治技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007.