袁曉旭

摘 要：綜放工作面采空區(qū)遺煤自燃綜合防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及采煤、瓦斯與火耦合、通風(fēng)管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控等諸多領(lǐng)域，是“一通三防”重要工作內(nèi)容之一。通過(guò)對(duì)綜放工作面采空區(qū)各個(gè)時(shí)期煤自燃必備因素分析，針對(duì)性地給出各項(xiàng)防治技術(shù)及實(shí)施方法，常規(guī)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)合理搭配、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。該項(xiàng)技術(shù)指導(dǎo)理論和技術(shù)實(shí)施方案已在眾多礦井得到了成功實(shí)踐，并在實(shí)現(xiàn)工作面順利回采的同時(shí)確保了礦井較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；回采；遺煤自燃；綜合防滅火技術(shù)

煤炭自燃是我國(guó)煤礦主要災(zāi)害之一，由其引起的礦井火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%以上，其中發(fā)生在采空區(qū)的自燃占煤炭自燃總數(shù)的60%。近年來(lái)，綜采放頂煤技術(shù)在井工開采厚煤層中得到了廣泛應(yīng)用，大幅提高了采煤效率，帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益；但此采煤方法垮落空間大、漏風(fēng)嚴(yán)重、采空區(qū)遺煤多，并且采放交替造成工作面推進(jìn)速度相對(duì)緩慢，從而導(dǎo)致采空區(qū)遺煤自燃危險(xiǎn)性加大，嚴(yán)重威脅著綜采工作面的安全高效開采。為了防治煤炭自燃，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在原有常規(guī)技術(shù)（均壓、堵漏風(fēng)、灌漿、注惰氣、噴灑阻化劑等）基礎(chǔ)上不斷探索開創(chuàng)了許多新的防滅火技術(shù)，目前較為成熟的技術(shù)有凝膠、高分子復(fù)合膠體、固化泡沫、三相泡沫等。但這些防滅火技術(shù)都不完全具有普適性，各有優(yōu)缺點(diǎn)，存在時(shí)空上的局限性。在工作面回采過(guò)程中，采空區(qū)遺煤自燃危險(xiǎn)形勢(shì)是動(dòng)態(tài)變化的，應(yīng)根據(jù)不同時(shí)期的特點(diǎn)，結(jié)合各項(xiàng)技術(shù)的適用條件，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、主次分明，針對(duì)性地采取綜合防滅火技術(shù)，從而確保工作面的順利回采。

一、煤自燃理論

煤自燃是煤氧化蓄熱，煤溫達(dá)到著火點(diǎn)后著火的一種燃燒現(xiàn)象，其發(fā)生過(guò)程是煤氧化蓄熱和環(huán)境散熱矛盾運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。煤炭自然發(fā)火過(guò)程是煤氧復(fù)合、自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的過(guò)程，大體可分為潛伏期、自熱期和燃燒期3個(gè)階段。煤自燃是多因素共同作用的結(jié)果，必須同時(shí)具備4個(gè)條件：具有自燃傾向性的煤呈破碎狀態(tài)堆積、連續(xù)供氧、蓄熱環(huán)境、時(shí)間。

二、現(xiàn)有采空區(qū)遺煤自燃防治技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)防滅火技術(shù)在煤礦開采過(guò)程中得以應(yīng)用，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)起到了不可或缺的作用。各項(xiàng)防滅火技術(shù)的作用機(jī)理不近相同，并且都存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在綜放工作面回采的不同時(shí)期，根據(jù)采空區(qū)的客觀形勢(shì)，辯證分析各項(xiàng)防治技術(shù)的適用條件，有的放矢地選擇實(shí)施，保證工作面在高效生產(chǎn)的同時(shí)滿足技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的要求。

三、放頂煤工作面采空區(qū)防滅火采取的措施

3.1 采空區(qū)注氮防滅火

在工作面下平巷沿底板向采空區(qū)埋設(shè)二趟Φ50mm鋼管作為注氮管，第一根與第二根管子出口相距30米，當(dāng)工作面推進(jìn)30米后，即埋入的第一根管子出口距工作面30米時(shí)開始注氮，同時(shí)埋入第二根鐵管，當(dāng)工作面再推進(jìn)30米時(shí)，開啟第二根注氮管，同時(shí)停止第一根管路注氮，并掐開此管路，依次交替進(jìn)行。主管路與兩根注氮管之間用相應(yīng)的閥門連接、控制。為防止注氮管口由于頂板冐落埋壓，孔口處采取防止大塊煤矸堵塞的措施，將注入的氮?dú)夥植荚诓煽諈^(qū)內(nèi)。增加采空區(qū)的氮?dú)鉂舛?，置換和稀釋掉采空區(qū)滯留的氧氣，抑制煤炭的氧化，阻止煤的自燃現(xiàn)象的發(fā)生。注氮機(jī)產(chǎn)生的氮?dú)庖笃錆舛炔坏陀?7%。注氮期間，安設(shè)專人檢測(cè)工作面及回風(fēng)巷風(fēng)流中的氧氣、氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳等濃度，?dāng)發(fā)現(xiàn)氧氣濃度低于人員呼吸的最低需要濃度17%時(shí)，工作面必須立即停止作業(yè)，撤出人員，同時(shí)降低注氮量或停止注氮，確保人員的安全。

3.2 煤體注水

在工作面推采過(guò)程中，隨工作面推進(jìn)，每隔10～15米間距沿煤層施工鉆孔，提前工作面30～50米對(duì)煤體進(jìn)行注水，壓力不低于3mpa，對(duì)煤體充分濕潤(rùn)，使煤體內(nèi)保持較高的水分，一般在4%以上。

3.3 上、下隅角范圍構(gòu)筑黃土袋子隔離墻

在工作面上、下隅角范圍內(nèi)，沿走向每隔3米、傾向5～10米砌筑黃土袋子墻，以充填和堵塞采空區(qū)未冐落空間為標(biāo)準(zhǔn)，封閉和隔離采空區(qū)，并利用泥漿泵噴灑其表面，增加墻體的密閉性，以進(jìn)一步降低向采空區(qū)漏風(fēng)量。

3.4 上、下隅角懸掛擋風(fēng)簾

自工作面下順槽的下煤壁子沿切頂排向上15米，沿頂板（梁）和底板吊掛擋風(fēng)障，降低工作面風(fēng)量向采空區(qū)泄漏，縮小采空區(qū)的空氣帶寬度和空氣流動(dòng)速度。在工作面上隅角沿綜放支架的后尾梁和切頂排設(shè)置擋風(fēng)障，并將此風(fēng)障沿工作面上順槽的上幫煤壁子敷設(shè)至工作面煤壁子以外，有效阻止采空區(qū)的有害氣體外溢，并將采空區(qū)外溢的有害氣體疏導(dǎo)至風(fēng)障與煤壁子空間內(nèi)排出至回風(fēng)流中，使工作面上隅角人員工作的范圍內(nèi)有害氣體降低到最低限度，確保人員的安全和有害氣體不超限。

3.5 采空區(qū)注漿防滅火

3.5.1采空區(qū)注漿

在工作面上平巷沿底板向采空區(qū)預(yù)埋一趟Φ50mm鐵管作為注漿管，當(dāng)埋入20米后再敷設(shè)第二組管路，當(dāng)該趟管路再埋入采空區(qū)20米后，再敷設(shè)第三趟管路，同時(shí)切斷第一趟管路，如此交替進(jìn)行，主管路與三趟分支管路之間加設(shè)三通閥門。當(dāng)需要注第一趟管路時(shí)，關(guān)閉第二趟以及第三趟管路。每次埋設(shè)注漿管路后用水玻璃與小蘇打（凝膠）封堵。

3.5.2采空區(qū)噴漿

正常推采情況下，安設(shè)專人，在每個(gè)架子之間，利用泥漿泵和噴槍每天對(duì)采空區(qū)冐落的煤矸石進(jìn)行噴灑，落煤回收率低的范圍，增加黃泥的噴灑次數(shù)、厚度和面積，做到經(jīng)常噴、重復(fù)噴。用黃泥包圍住浮煤以隔絕未回收的浮煤與空氣接觸，降低煤的氧化速度。

3.6 設(shè)置隔離帶

根據(jù)發(fā)火期時(shí)間長(zhǎng)短，并結(jié)合工作面的推進(jìn)速度，每推進(jìn)一定距離人為設(shè)置隔離帶，把采空區(qū)與工作面隔離開。主要采取的措施：不放頂煤、支架前開始打錨帶、打錨索并掛網(wǎng)、采空區(qū)打點(diǎn)柱或打木垛留住頂煤（板）、支護(hù)頂板，同時(shí)，工作面傾向全面砌筑黃泥墻、噴設(shè)封堵材料進(jìn)行封閉和密實(shí)，把采空區(qū)和工作面徹底隔離開，人為造成新的工作面。

3.7 保持合理的風(fēng)量保持合理的風(fēng)量對(duì)采空區(qū)煤層自燃防治及有害氣體的控制是重要因素之一，風(fēng)量過(guò)大，會(huì)造成采空區(qū)空氣帶的增加，風(fēng)量過(guò)小，會(huì)增加采空區(qū)有害氣體的外溢，致使對(duì)施工人員產(chǎn)生威脅，因此，在采高2米左右時(shí)，合理風(fēng)量在500立方每分鐘為宜。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)綜放工作面回采期間的開切眼、初采、過(guò)斷層和撤架階段的采空區(qū)遺煤自燃構(gòu)成因素進(jìn)行了分析，結(jié)合現(xiàn)有各項(xiàng)防滅火技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，辯證地給出與各個(gè)階段客觀勢(shì)態(tài)相適應(yīng)的綜合防滅火技術(shù)，成功指導(dǎo)了眾多礦井綜放工作面的安全回采。

參考文獻(xiàn)

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