煤矿综放工作面防灭火技术研究

周振伟 刘岩 平顶山天安煤业股份有限公司十三矿通风科

一、均压通风防灭火技术

统计结果显示，在煤炭生产过程中，煤炭自燃是主要的危害之一，大部分的煤矿火灾都是由煤炭自燃引起的。与此同时，在煤矿中多采用综采工作面，煤炭开采过程中产生很多与其他巷道（采空区）的裂缝，导致其他巷道（采空区）和采空区连通，漏风问题严重，与此同时，采空区煤炭粉碎性较高，埋下了巨大的煤炭自燃隐患。（1）均压通风防灭火技术原理。分析均压通风防灭火技术的原理，关键在于科学调配通风系统调整和通风设施等手段，通过对漏风区域空气压力的调整，控制漏风风压，达到抑制煤炭自燃的目的，更进一步的可使着火区惰化，实现灭火。（2）均压通风防灭火技术分类。①边眼畅通均压法。为快捷的实现掘进期间的煤炭运输，部分煤矿企业常在工作面附近设置边眼，在回采结束后，应对工作面进行封闭，最大程度降低运料巷口的压差，减少或者控制采空区漏风情况。②通风系统调整均压防火法。作为一种主动式的防灭火方式，采用降低采面风量的均压方法，主要是采取降低或改变其端点压差等通风系统调整来实现均压防火目的，可在采空区两端实现均压。③设置调节风门均压法。主要解决采空区并联漏风问题，该项均压技术可在工作面停采之后，保证一定量的回流风量，控制采煤工作面的瓦斯浓度，通过科学调节工作面两端的风力压差，对采空区的漏风情况进行控制。④全负压通风改为正压通风法。在撤除工作面运输巷的设备后，建议立即对运输巷进行封闭，并在合适的位置设置局部通风机，局部通风机的风筒连接至工作面拆架处，目的在于实现正压通风，达到减少采空区漏风的目的。⑤风窗与风机联合均压。在采空区后部漏风严重的情况下，可采用风窗与风机联合均压。一般的做法是在进风巷设置通风机，并在回风巷内使用调节风窗，木垛的设置可充分利用工作架拆除之后余留的空间，应注意的是使用该种方式，需加强进风侧的防灭火控制技术。

二、综放工作面不同回采时期的防灭火技术措施

（一）初采阶段

初采阶段顶煤暴露相对完整，变形较小，移架后只有少部分顶煤出现垮落，而且在开采初期也无法放顶煤，这样就导致开切眼处存在较多的遗煤。同时综放工作面开发眼处断面较大，在矿压影响下煤体易被压裂破碎，从而形成漏风供氧和蓄热的环境。再加之综放支加设备安装时间较长，初采阶段系统之间还无法完全协调好，这也使工作面推进速度慢。由于采空区范围过小，而且压实程度处于较低水平，针地采空区进行灌浆作业时，积存难度较大，一般会沿阻力小的通道流向工作面，注入惰性气体也易随风流散。这种情况下，切眼处煤的漏风供氧情况直接决定了该处煤的自燃，因此在具体防灭火工作是，宜采取有效的堵漏措施或采取采面每支架后部溜子里侧洒阻化剂的主动措施。

（二）顺利回采期间

系统经过初采阶段的磨合后，工作面推进速度会有所提升，采放过程中各个环节实现了合理衔接，而且遗留在采空区内的浮煤数量也相对减少，缩小了采空区自燃带过渡。因此在工作面顺利回采阶段，需要做好规律性指标气体的超前预测预报措施，同时还要将废弃的压风和静压水管预埋在采空区内，并将其作为注氮和灌浆的管路，有序的向采空区内注氮和灌浆，达到阻燃和降温的效果。

（三）工作面推进受阻期间

煤层在演变过程中在地质作用下会出现一些异常构造带，如褶曲、断层、夹矸等，这必然会对煤层原有连续性和完整性造成不同程度的破坏。工作面推移至这些构造带位置时，推进速度会变缓。而且在构造带位置处，断层处煤层在挤压和张拉作用下会堆积大量的浮煤，漏风通道也十分复杂，漏风情况较为严重。另外，自燃带前移速度变缓，采空区浮落煤长时间则会处于漏风氧化和蓄热升温的状态下。（1）隔氧降温。具体可以利用黄泥或是粉煤灰包裹碎煤或是对裂纹孔隙进行填堵，以此来对煤氧结合进行有效隔离。浮煤温度的控制可以利用水汽化吸热来实现，并且在水汽化后也能够对煤层表面与氧气的结合进行有效隔离，向采面架间每隔5架利用水管往采空区洒水措施，湿润采空区浮煤。为了能够将采空区的氧气置换出来，可以通过注惰气来降低氧气浓度，并从源头上阻断煤氧结合。通过应用利用采煤工作面上隅角埋设的两趟管路中埋设深、浅的管子交替注MEA阻化剂技术，其集上述三项技术于一体，效率高，可以对煤自由基的产生起到抑制作用。（2）加快工作面推进速度。在工作面推进过程中，当受到阻碍时，具体可以采用放炮、更换割煤机切齿等措施来强行进行推进，促使采空区自燃带快速移动，缩短浮煤在自燃带中的滞留时间，避免出现氧化自燃，以此来防范遗煤自燃问题。

（四）工作面撤架期间

回采完的综放工作面，宜铺网撤架，在具体铺网作业时，采取只割煤不放煤，这不仅利于回撤工作面支架，同时还能够减少采空区漏风问题，但同时将大量的煤遗留在采空区内。而且回撤支架后顶煤会出现垮落，遗煤整体破碎呈现出松散状态，这给遗煤自燃发火提供良好的条件。在防灭火过程中，利用采煤工作面上隅角埋设的两趟管路中埋设深、浅的管子交替注MEA阻化剂的措施。利用沙袋在进风巷和回风巷端头堆砌挡风墙，并要留设灌浆和注氮的管路。完成沙袋墙施工后，在密闭墙内墙附近插管至碎煤内部进行胶体材料灌注，增强密闭墙的整体气密性。在工作面进风巷，通过预埋的注氮管路将氮气长距离和持续不断注入，注射过程中还要对氮气纯度进行检验，保证氮气的纯度始终处于标准值范围内，同时利用上隅角埋设的两趟管路，埋设浅的管子进行注盐水，达到破坏煤的自燃化学性质及调整通风系统，采取均压措施，减少采空区供风。

三、结语

作为我国煤矿开采中的主要自然灾害，煤炭自燃是我国重点煤矿，矿井火灾事故的主要原因之一。近年来随着综放开采技术的提升和大规模应用，矿井的生产效率和煤炭资源的综合开发效率大大提升。与此同时，该项技术在使用过程中存在采空区遗留残煤多，冒落高度大，漏风严重等问题，在一定程度上提升了自燃的概率，制约了煤矿的安全生产。