文/梁建光

礦井自燃火災(zāi)是困擾煤礦安全生產(chǎn)的難題之一。自燃火災(zāi)不僅會燒毀大量的煤炭資源、物資和設(shè)備，造成物質(zhì)損失，而且燃燒會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，造成人員傷亡和損害人員身體健康。

大傾角綜放工作面開采條件下，工作面推進(jìn)速度慢，采空區(qū)丟煤較多、漏風(fēng)較大、氧化帶較寬，更容易自然發(fā)火。

一、建立井下束管火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測是礦井火災(zāi)防治的前提，根據(jù)《礦井防滅火規(guī)范》規(guī)定：一、二級自燃礦井應(yīng)建立火災(zāi)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)，以CO、C2H4、C2H2三種氣體作為自然發(fā)火的預(yù)報指標(biāo)氣體。

通過束管取樣，利用安裝在地面的抽氣泵，將所采樣的氣體送入分析儀進(jìn)行分析。對5-103綜放面上隅角、 采空區(qū)及回風(fēng)流的 O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2等氣體含量實現(xiàn) 24 小時連續(xù)循環(huán)監(jiān)測，經(jīng)過對自燃火災(zāi)標(biāo)志氣體的確定和分析，及時預(yù)測預(yù)報工作面的自然發(fā)火危險程度，為煤礦自燃火災(zāi)事故的防治工作提供科學(xué)依據(jù)。

二、大傾角綜放面不同開采階段的防滅火技術(shù)

1.工作面初采期間的防火

在工作面開采初期，主要的發(fā)火隱患來自于開切眼周邊破碎煤體，以及開切眼附近采空區(qū)是自燃易發(fā)生地點。因此，應(yīng)該首先采用壓注、噴灑阻化劑的方法，預(yù)處理開切眼煤壁裂隙及采空區(qū)浮煤；此外，還應(yīng)及時建立采空區(qū)隔離阻燃墻，減少采空區(qū)供氧。

（1）壓注噴灑阻化劑處理開切眼煤壁裂隙及采空區(qū)浮煤。為防止工作面開切眼、巷幫煤柱自然發(fā)火，應(yīng)采取鉆孔壓注阻化劑的措施。鉆孔間距根據(jù)阻化劑對煤體的有效擴散半徑確定，取3～5m。鉆孔深度應(yīng)視煤壁裂隙深度確定，取5～10m，阻化劑使用濃度為20%。

對架后浮煤噴灑阻化劑。阻化劑附著在煤體表面，可起到長期抑制煤炭氧化的作用。實驗表明，阻化劑的防滅火效果好、使用方便、安全無毒害、對設(shè)備無腐蝕、經(jīng)濟合理，其應(yīng)用濃度為10%～20%。采空區(qū)噴灑時，噸煤用液量為30～40Kg。

阻化劑噴灑工藝與裝備。阻化劑噴灑工藝是，將受一定壓力下的防火劑溶液通過噴頭噴向采空區(qū)浮煤；阻化劑溶液在浮煤處形成有效滲透，進(jìn)而阻止煤的氧化升溫。

阻化劑噴灑工藝示意圖

（2）工作面正常開采期間的防火。工作面正常開采期間選擇以采空區(qū)化學(xué)注漿、構(gòu)筑隔離阻燃墻、均壓、減少丟煤、發(fā)火期內(nèi)推進(jìn)度大于氧化帶寬度等措施。同時進(jìn)行采空區(qū)動態(tài)跟蹤觀測，必要時啟動井下移動式制氮機，惰化采空區(qū)氣體。

化學(xué)注漿?；瘜W(xué)注漿材料主要是由兩種漿液及添加劑組成，當(dāng)兩種漿液混合后，便產(chǎn)生無機的化學(xué)膠體泥漿。在向采空區(qū)壓注過程中，漿液可向采空區(qū)周圍空間、漏風(fēng)通道及煤壁裂隙擴展，并逐步形成凝膠體，起到降溫、堵漏、隔氧的作用。而且藥液中含有阻化劑，可以大大提高防滅火的效果。

采空區(qū)化學(xué)注漿示意圖

均壓防滅火。在保證工作面風(fēng)量需求的情況下，采用均壓通風(fēng)技術(shù)，在回風(fēng)巷布置調(diào)節(jié)風(fēng)門。使上下隅角的風(fēng)壓壓差減小，減少漏風(fēng)量，減少采空區(qū)氧化帶的范圍降低采空區(qū)上下隅角壓差，減小氧化帶寬度。

隔離阻燃墻。在進(jìn)、回風(fēng)隅角的密集支護(hù)后部，用黃土等不燃性材料構(gòu)筑阻燃墻，厚度不小于0.5m，并在其表面噴涂防火材料，形成不漏風(fēng)的隔離層，減少采空區(qū)漏風(fēng)。隔離阻燃墻的設(shè)置需要根據(jù)采空區(qū)漏風(fēng)狀況以及施工難度而定，經(jīng)研究試驗，大傾角綜放面每推進(jìn)約30m左右時，建立隔離阻燃墻效果較好。

（3）綜放面推進(jìn)緩慢時的防火。當(dāng)大傾角工作面由于倒架、遇到構(gòu)造而造成推進(jìn)緩慢或因故停采時，采空區(qū)自然發(fā)火的可能性增大。此時是預(yù)防自然發(fā)火的關(guān)鍵時期，應(yīng)加強跟蹤監(jiān)測，采取采空區(qū)注氮、化學(xué)注漿、均壓、建立隔離阻燃墻等綜合防火措施。

大傾角綜放面采空區(qū)注氮防火工藝和方法。大傾角綜放面采空區(qū)防火注氮，采用埋管注氮工藝，根據(jù)對火情的預(yù)測情況，可選擇連續(xù)或間斷注氮。

采空區(qū)埋管注氮的具體作法是：在綜放面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)埋設(shè)一趟注氮管路。當(dāng)埋入30～50m后開始注氮，第二趟注氮管路與第一趟管路的埋設(shè)步距為30～50m。當(dāng)?shù)诙俗⒌芸诼袢胂虿煽諈^(qū)注氮，同時停止第一趟管路的注氮，并重新埋設(shè)下一趟的注氮管路，如此循環(huán)。采空區(qū)注氮防火期間，對注氮口應(yīng)采取保護(hù)措施，防止采空區(qū)泥漿等堵塞。

加快推進(jìn)速度。通過采取各種技術(shù)措施，加快工作面的推進(jìn)速度，縮短氧化帶停留時間，防止采空區(qū)殘煤進(jìn)一步氧化升溫。

（4）工作面撤架期間的防火。由于綜放面在停采撤架需要時間較長，而且不放頂煤，必然造成工作面頂板以及采空區(qū)留有大量煤炭，容易引起自然發(fā)火。這也是煤礦開采普遍存在的問題，尤其在綜放面問題愈加突出，這是由于大傾角綜放面撤架困難所致。

工作面回采及巷道布置措施。當(dāng)工作面推進(jìn)到距離停采線一定距離時，逐漸抬高工作面，使支架頂部靠近煤層頂板，這樣可以防止大量頂煤落入采空區(qū)。當(dāng)采空區(qū)撤架時，綜放支架上方為煤層頂板巖層，這樣對快速撤架及預(yù)防自然發(fā)火極為有利。

減小風(fēng)量及均壓通風(fēng)。為減弱漏風(fēng)、縮短氧化帶，在工作面停采撤架期間適當(dāng)減少工作面風(fēng)量，在工作面回風(fēng)順巷中設(shè)置一道控制風(fēng)量的風(fēng)窗，提高工作面回風(fēng)側(cè)壓力，降低進(jìn)回風(fēng)之間的壓差，使工作面風(fēng)量和采空區(qū)漏風(fēng)減少，減少采空區(qū)自然發(fā)火的可能性。

三、結(jié)論

對大傾角綜放面初采、工作面正常開采、工作面推進(jìn)緩慢及工作面撤架期間防火存在的問題，采取了有針對性的防火措施。通過實施采空區(qū)注氮、采空區(qū)注化學(xué)漿、噴灑阻化劑、采空區(qū)堵漏風(fēng)、均壓等綜合防火措施，解決自燃煤層大傾角綜放面防火難度大的問題，可有效保障工作面安全回采。