孫建貞

摘? ? 要：易自燃煤層在開采過(guò)程中，相對(duì)危險(xiǎn)性比較高尤其是綜采放頂煤工藝開采的自燃煤層往往存在大量采空區(qū)（浮煤），一旦處理不當(dāng)，很可能誘發(fā)易自燃煤層出現(xiàn)火災(zāi)等安全事故，因此加強(qiáng)易自燃煤層綜放工作面防滅火處理十分必要。本文結(jié)合實(shí)際案例分析易自燃煤層綜放工作面防滅火技術(shù)，希望可以起到一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：煤層;工作面;防火;滅火;易自燃

1? 引言

隨著放頂煤技術(shù)發(fā)展，特厚煤層放頂煤技術(shù)已成為主要煤礦開采的形式之一。近年來(lái)，大采高與綜放開采技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，一般開采企業(yè)在14.00m～20.00m特厚煤層開采上，會(huì)采用一次采全厚大采高綜放開采的方式，特厚煤層采用此種方式具有生產(chǎn)效率高、集約化等特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)相關(guān)企業(yè)高產(chǎn)高效。但，此種綜合開采形式同樣存在防滅火壓力大等不足。

2? 工程概況

潘津工業(yè)煤礦屬于中型礦井，約1.82km2礦區(qū)井田面積，主要煤炭采煤煤層為22#、23#～25#、26#等，其中22#煤層3.91m平均厚度，23#～25#煤層17.02m平均厚度，26#煤層30.43m平均厚度。當(dāng)前，23#～25#煤層屬于特厚煤層（煤層厚度在12.49m～20.87m范圍內(nèi)），該煤層間距一采區(qū)開采煤層均距離約42.69m，屬于易自燃煤層，煤塵爆炸危險(xiǎn)性比較高。23#～25#煤層+550m—+716m標(biāo)高（開采），開采區(qū)域內(nèi)以丘陵、山地為主，+770m～+980m地面標(biāo)高，185m—285m埋深，220m平均埋深。根據(jù)理論與實(shí)驗(yàn)，開采企業(yè)確定開采23#～25#煤層采用一次采全高放頂煤采煤方法，其工作面主要為2301。2301工作面17.03m平均煤厚（根據(jù)2301工作面上下順槽巷道揭露），2.8m平均割煤高度，14.23m平均放煤高度，15.00m工作面收尾長(zhǎng)度。

3? 注水預(yù)裂技術(shù)

當(dāng)前許多煤層綜放工作面會(huì)利用煤層注水技術(shù)，但使用該技術(shù)往往目的在于降塵，注水層位相對(duì)比較高，對(duì)于頂煤的松動(dòng)軟化的效果并不是十分明顯，根據(jù)潘津煤礦23～25#煤層而言，運(yùn)用注水方式擴(kuò)大頂煤裂縫，提升煤層開采效率。根據(jù)23～25#煤層實(shí)際情況，采用注水軟化手段。煤層具有裂隙，導(dǎo)致煤體內(nèi)常常出現(xiàn)多種獨(dú)立與連通的多個(gè)空閑系統(tǒng)，這些空間系統(tǒng)為氣、水的儲(chǔ)存提供大量空間。技術(shù)人員通過(guò)向煤層注水方式，加速水在媒體空間第擴(kuò)展、運(yùn)移、儲(chǔ)存，從而達(dá)到提升煤體含水率降低頂煤強(qiáng)度目的，同時(shí)利用水運(yùn)動(dòng)張力，進(jìn)一步擴(kuò)大頂煤裂縫擴(kuò)張，為頂煤開采創(chuàng)造有利條件。注水時(shí)水在壓力作用下會(huì)首先沿煤體裂隙和大裂隙的滲透，繼而（同時(shí)）水在毛細(xì)管力和表面現(xiàn)象等物理化學(xué)作用下的自運(yùn)動(dòng)。在水的基礎(chǔ)上增加軟化劑，可以使水在軟化劑的作用下，增加毛細(xì)管力從而增加自運(yùn)動(dòng)來(lái)增加含水率、降低頂煤強(qiáng)度。

4? 2301工作面易自燃煤層綜放工作面防滅火技術(shù)

4.1? 注氮防滅火技術(shù)

注氮防滅火技術(shù)主要原理為采用非助燃?xì)怏w抑制燃燒，此種方式在井下煤層開采中應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)該工程作業(yè)面具體采煤情況，當(dāng)工作面回采20m時(shí)，啟動(dòng)注氮防滅火措施。為了提升整體防滅火質(zhì)量，采用綜合注氮、注漿措施，具體如下：（1）當(dāng)月煤層作業(yè)面推進(jìn)度在40.00m以內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)注氮、注漿防滅火措施。（2）對(duì)采空區(qū)的CO進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)其含量經(jīng)連續(xù)觀測(cè)一直處于升高趨勢(shì)，并超過(guò)24ppm時(shí)，且CO增加量速度為20ppm/d，出現(xiàn)1ppm級(jí)的C2H4時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員需要立即采取間歇性注氮、注漿作業(yè)。（3）當(dāng)上隅角CO達(dá)到100ppm，且CO增加量速度為50ppm/d，并出現(xiàn)1ppm級(jí)的C2H4、C2H2時(shí)，開采技術(shù)人員應(yīng)不放頂煤，快速推進(jìn)開采作業(yè)，并采取24h注氮、注漿作業(yè)。

4.2? 注水防滅火技術(shù)

為確保作業(yè)面防火質(zhì)量，采用注水防滅火技術(shù)，在安全出口（上、下巷道）外30m區(qū)域內(nèi)煤層添加注水孔，進(jìn)行注水作業(yè)，保持回采煤體的濕潤(rùn)，一定程度上延長(zhǎng)自燃發(fā)火期。另外出于對(duì)該工程采煤層考慮，注水時(shí)增加阻化劑，控制阻化劑含量在2%[1]。防滅火注水孔設(shè)計(jì)在巷道頂部，按照3×3m扇形布局進(jìn)行排布，鉆孔施工一直到頂板（煤層）。具體注水時(shí)間控制為采煤施工后需要進(jìn)行一次注水，此外開采企業(yè)每日根據(jù)具體回采進(jìn)度，適當(dāng)提前對(duì)待回采媒體進(jìn)行注水作業(yè)，一方面可以降低煤體溫度，另一方面可以避免采空區(qū)局部溫度過(guò)高等。根據(jù)該工程實(shí)際情況，開采企業(yè)除了需要注水防滅火之外，還需要在特殊時(shí)期進(jìn)行阻化劑噴灑作業(yè)。例如在過(guò)斷層、停產(chǎn)等情況時(shí)需要提前噴灑阻化劑或者當(dāng)上隅角CO達(dá)到24ppm，可判定浮煤處于緩慢氧化階段時(shí)，需每天向采空區(qū)噴灑阻化劑。

4.3? 注漿防滅火技術(shù)

注漿防滅火技術(shù)屬于煤層開采防滅火主要應(yīng)用技術(shù)之一，一般注漿防滅火技術(shù)分井下移動(dòng)注漿與地面注漿兩種方式，不同方式具有不同特點(diǎn)。地面注漿工藝盡管具有包裹煤體、大流量封堵通道（漏風(fēng)）等特點(diǎn)，但一般工程較復(fù)雜、投資較大，所以在煤層防滅火中很少使用。井下移動(dòng)注漿與地面注漿相比其操作性要更簡(jiǎn)單一些，所需要成本相對(duì)也低一些，且井下移動(dòng)注漿具有移動(dòng)性、材料廣泛等特點(diǎn)，可以為防滅火提供便利，提升煤層防滅火質(zhì)量。采礦企業(yè)結(jié)合該工程具體情況選擇井下移動(dòng)注漿工藝，當(dāng)工作面回采達(dá)到30m時(shí)，注漿防滅火相關(guān)措施啟動(dòng)[2]。如需采后封閉灌漿或者出現(xiàn)自燃隱患時(shí)對(duì)工作面進(jìn)行封閉插管注漿處理，以保證注漿防滅火質(zhì)量。根據(jù)該工程具體情況，企業(yè)明確注漿材料選擇上需要符合下述原則：（1）控制比重在2.4～2.8之內(nèi);（2）控制塑性指數(shù)9～14之內(nèi);（3）注漿材料少含或不含可燃和助燃材料;（4）膠體混合物比例控制在25%～30%之內(nèi);（5）注漿材料具有一定穩(wěn)定性并且易于脫水。

4.4? 2301工作面易自燃煤層綜放工作面防滅火管理措施

為了保證整個(gè)工程作業(yè)面安全，避免火災(zāi)等問題出現(xiàn)，開采企業(yè)采用綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)煤層采礦環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便于全面掌握采空區(qū)實(shí)際狀況。開采企業(yè)根據(jù)工程實(shí)際情況選擇采用智能監(jiān)控與人工監(jiān)控相結(jié)合綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全面保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量。首先，人工監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)范圍包括工作面回風(fēng)隅角、上隅角、支架后部（20#與40#）、10m附近風(fēng)流等，其中風(fēng)流監(jiān)測(cè)需要檢測(cè)一氧化碳、瓦斯、二氧化碳、氧氣等氣體濃度，且需要重復(fù)檢測(cè)2次，確保檢測(cè)準(zhǔn)確度。一旦檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)CO溫度異常需要立即上報(bào)礦調(diào)度室，由通防隊(duì)、生產(chǎn)技術(shù)科進(jìn)行科學(xué)處理。人工檢測(cè)所需設(shè)備為CO鑒定管、溫度計(jì)、紅外測(cè)溫儀、光干涉瓦斯鑒定器等。其次，智能監(jiān)測(cè)。智能檢測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)溫度、濃度等多種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)面區(qū)域監(jiān)測(cè)工作。每一個(gè)傳感器對(duì)采煤層采空區(qū)、巷道等位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳給傳感器的另一端計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如，2301軌道工作面距順槽煤壁0m～10m位置，安裝一臺(tái)一氧化碳傳感器，報(bào)警值控制為P≥24ppm。并按照距幫在200mm以上，距頂板300mm以下的要求進(jìn)行安設(shè)，實(shí)時(shí)回傳一氧化碳濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果[3]。

5? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，易自燃煤層綜放工作面防滅火技術(shù)較多，開采企業(yè)需要根據(jù)工程具體情況，適當(dāng)選擇相應(yīng)防滅火技術(shù)，并制定完善防滅火措施，全面確保開采區(qū)生產(chǎn)安全，促進(jìn)企業(yè)良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉東亮.易自燃煤層綜放工作面防滅火技術(shù)應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理， 2018（6）：124～125+134.

[2] 劉雪莉，游繼軍.易自燃厚煤層綜采工作面收作階段防滅火技術(shù)研究[J]. 煤礦開采，2018，23（5）：111+127～130.

[3] 崔杰.易自燃煤層工作面末采回撤期間防滅火技術(shù)[J].煤礦安全，2018（6）：54～57+61.