易自燃煤层采煤工作面预防自然发火措施

裴宝平

（山西汾西矿业集团正晖煤矿管理分公司，山西 隰县 041300）

1 引言

正晖煤矿当前主要开采己16-17煤层，开采工艺为炮采炮掘工艺，属于残采阶段。矿井瓦斯绝对涌出量为1.83 m3/min，相对涌出量为2.82 m3/t；CO2绝对涌出量为2.29 m3/min，相对涌出量为3.53 m3/t，鉴定为低瓦斯矿井。该煤矿己16-17煤层煤尘具有爆炸性，爆炸指数为17.66%，该煤层多次发生自燃现象，自然发火期约为1～3个月，记录显示最短自然发火时间为20d，因此，做好己16-17煤层自然发火的预防措施，是保障该煤矿高效高产安全开采的基础。

该煤矿因采掘接替的需要，在残采阶段从24092下工作面风巷外侧重新设定24092外工作面。当24092下工作面推进至24092外机巷处工作面倒向到24092外工作面，此时必须先对24092外工作面进行开采，待完成后再搬回24092下工作面进行开采。因此即24092下工作面有2.5个月的停采时间，在该时间段里24092外工作面与采空区是相互连通的状态，非常容易发生自然发火现象，影响到24092下和24092外两个工作面的开采安全，24092下工作面倒向前示意图如图1所示。因此制定该煤矿24092下工作面的自然发火防治措施，保障煤矿的开采安全。

图1 24092下工作面倒向前示意图

2 影响自然发火因素分析

煤炭自然发火主要是指具有自燃倾向性的煤被氧化、升温、燃烧的过程，从煤炭发生自燃的必要因素来进行分析。

（1）工作面的采煤方法对自然发火的影响。炮采工艺会给采空区留有相应的残煤，为自然发火提供了基础条件。

（2）工作面的回采工艺对自然发火的影响。炮采工艺使得煤体比较破碎，表面积增大，能增加与氧气的接触面，加速煤料的氧化，当散热条件不好时就会造成升温过快发生煤炭自然发火。

（3）工作面的风速、风量对自然发火的影响。24092下工作面停采阶段，24092外工作面与采空区是相互连通的状态，外界风流经过会造成新鲜空气在采空区的扩散，为煤的自燃提供了充足的氧气。

（4）工作面推进速度对自然发火的影响。工作面的推进速度会造成浮煤的堆放时间和位置发生相应的变化，从而影响到浮煤的自燃。

通过对影响自然发火因素的分析，掌握了煤炭自然发火的基础条件。正晖煤矿安全科基于影响自然发火的因素，针对24092下工作面的实际工况，制定了24092下工作面预防自然发火的技术措施。

3 预防自然发火的措施研究

3.1 隋化采空区

（1）在24092下工作面的开采当中，距离停采线40 m时就必须从24092下工作面向采空区喷洒阻化剂溶液来达到预防自然发火的目的，阻化剂溶液为浓度20%的MgCl2饱和溶液。该工作面回采阶段阻化剂溶液喷洒量达到了41.5t，实践效果表明阻化剂溶液能有效地抑制采空区浮煤的自燃。

（2）在距离工作面停采线30m时，每间隔10m事先预铺设注阻管路，停采期间能利用注阻管路及时地进行注阻和注水作业。

（3）设计安装2台制氮机组，注氮量1500m3/h，氮气浓度97%，通过接设管路同时向采空区输送氮气。

（4）24092下工作面停采的2.5个月期间，在24092外工作面上隅角通过水枪进行注阻，防煤炭自燃。

3.2 加快回采速度，提高回采率

24092下工作面采用炮采炮掘工艺，在推进期间应该及时组织对浮煤的清理作业，保障采空区内不存在有浮煤，从而在源头上切断煤炭发生自燃的现象。在24092下工作面的推进实践当中，经验表明该工作面月推进速度大于72 m时，在采空区的停留时间将小于20 d的最短自然发火时间，满足防火需要。

3.3 降低工作面风压，减少风流扩散半径

24092下工作面停采后，必须降低工作面风压，减少风流扩散半径。具体措施为：在下机巷口建临时风门一组；拆除24112挡风墙刮板输送机；对挡风墙进行维修、堵漏；对下机巷进行喷浆，厚度控制在50 mm左右，增加下机巷的支护效果，强化漏风封堵效果。

3.4 隔绝采空区供氧的措施

该工作面停采后，必须在工作面老塘方向悬挂风障起到阻隔氧气的作用，如图2所示。

图2 工作面预防自然发火措施示意图

3.5 技术管理措施

（1）对24092下机巷的防尘设备的供水管路进行检修，保障供水管路的供水压力。（2）24092下工作面停采期间，风障需要覆盖到降温防止自燃。（3）临时风门设定的位置需要安设刮板输送机，调整风量在180 m3/min左右，降低向老塘的供风量。（4）采空区的注阻和注水必须分开作业，前半月主要进行喷洒20%的MgCl2饱和溶液阻化剂的作业，后半月进行注水作业，作业时间控制在2.5h左右。（5）通风部需要安排专人每天对24092工作面区域的的通风情况及通风设备进行检修，保障通风系统运行的可靠性和安全性。（6）24092下工作面停采期间，每班安排救护队员跟踪检测一氧化碳、二氧化碳、温度、瓦斯等数据指标，并及时进行汇报。（7）成立施工部门，全面负责供水管路、铺设注阻管路和风障的技术管理工作，同时配合通风部门及时完成相应的注阻、注水工作。

4 实践效果分析

对预防技术措施实施前后的相关数据进行检测，结果如表1所示。

从表1数据可以看到，预防技术措施实施后，CO、CO2和CH4浓度都明显地降低了，工作面上隅角和采空区的温度分别降到 25℃和24℃，可以有效地防止煤层自然发火情况的发生。

表1 预防技术措施实施前后对比表

5 结语

正晖煤矿24092下工作面预防自然发火措施的成功实施及实践效果表明，该技术措施能有效地预防自然发火。该预防发火技术措施的成功经验为易自燃煤层工作面倒向后自然发火措施的制定提供了相应的经验，为实现煤矿的安全开采，提高煤炭的回采率奠定了基础。