武文星

（晉能控股集團王村煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037003）

1 工作面簡介

在18509 工作面中，其所處的位置是下組煤采區(qū)兩翼的右邊一翼，兩巷都在南五下組煤皮的帶下山處開口。其變電所中的水倉通道與實體的距離是20.2 m，并且其實體的東南側(cè)就是輔運巷開始到58 m 的范圍，就正在施工的18509 工作面的底抽巷的北水平距離的34.5 m 的西北側(cè)就是皮帶巷，皮帶巷與輔運巷的里程均為19 m～24 m 并與下組煤采區(qū)兩翼的右翼的回風下山的有7.8 m 的距離，皮帶巷與輔運巷二者的里程分別是66 m～71 m、66 m～72 m 之上與其垂直距離大概是73 m 的位置是南八軌道運輸大巷，切眼的0 m～75 m、皮帶巷549 m～1372 m，135 m～339 m的上面相距大概85 m～95 m 的位置是12513 采空區(qū)，切眼的97 m～240 m、輔運巷里程968 m～1 372 m，121 m～490 m 的上面的相距大概是85 m～95 m 的位置的12511 采空區(qū)。

在18509 工作面中，采煤走向設(shè)計的長度是1 359 m，設(shè)計的可采的長度是240 m，可采的高度平均值是4.35 m，設(shè)計的工業(yè)儲存量為188.48 萬t，設(shè)計的可采的儲存量為155.73 t。

按照《礦井自然發(fā)火防治系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)方案》中的有關(guān)規(guī)定，能夠當做標準氣體的是一氧化碳、乙烷和乙烯，主要是一氧化碳可以對煤自然發(fā)火進行預(yù)測，乙烷和乙烯可以對自然發(fā)火的過程進行判定[1]。

在2020 年6 月，化驗了18509 工作面中的煤樣，其結(jié)果是：8#煤具有的揮發(fā)性是26.75%，具有11 類的自燃傾向性，所以其煤層屬于自燃煤層，而且每隔125 d 就自燃發(fā)火一次，其火焰的最高長度是18 mm，爆炸性非常強。

2 有問題存在于之前的防滅火設(shè)計中

在晉能控股煤業(yè)集團某礦中，有以下問題存在于該礦的防滅火系統(tǒng)內(nèi)：在檢測某礦的防滅火系統(tǒng)時，只是選取了標志氣體中的常規(guī)的，并沒有對其進行試驗與采集，所以就不能對臨界與火的濃度值進行取得，就無法當數(shù)據(jù)依據(jù)來監(jiān)控與治理防滅火[2]。使用到防滅火系統(tǒng)內(nèi)的臨界指標都是根據(jù)之前積累的經(jīng)驗來進行取值的，準確性非常差，要馬上改進修正其參數(shù)，促進其符合礦井關(guān)于防火方面的條件。在該礦設(shè)計的防滅火內(nèi)，并不涉及外界因素，沒有把準備防滅火的所有工作給做好[3-4]。

3 優(yōu)化18509 工作面的防滅火設(shè)計

3.1 設(shè)計內(nèi)因火災(zāi)防治

1）把CO 感應(yīng)器2 臺分別安裝在皮帶頭的下風面與工作面的上隅角，把溫度傳感器安裝到回風巷中，能夠?qū)囟取⒁谎趸嫉淖兓M行監(jiān)測。

2）概述束管監(jiān)測系統(tǒng)。有三芯束敷設(shè)到和工作面方向相同的前方的回風巷中，一共布置的測點是3 個，而且相臨測點的距離是24 m，在把推進工作面通過最后一個測點時，就斷開其相應(yīng)的束管，并把測點續(xù)接到外側(cè)，這樣就會使一直有與之前數(shù)量的測點存在于采空區(qū)，而且按順序一直進行循環(huán)。在連接管路時，一般連接的是200 m，當推進工作面從200 m 處通過時，在把束管進行延接，把抽氣泵加到外側(cè)，可以選取長度為一寸的鋼管作為保護管。按照上面順序進行，一直到回采結(jié)束。監(jiān)測束管被通風隊所使用，來采集采空區(qū)中的氣樣，間隔時間是3 d，在對氣體進行采集以后，要在5 h 時間內(nèi)把氣樣送給通風化驗室，通風化驗室對氣樣進行詳細的分析與化驗。若發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火跡象被監(jiān)測到，就要馬上采取相應(yīng)的防滅火方法，而且還把采樣頻次更改成一天一次。工作面的束管監(jiān)測布置圖，如下頁圖1 所示。

圖1 18509 工作面束管監(jiān)測布置圖

3）設(shè)計的噴灑阻化劑制度。當把阻化劑提升泵設(shè)置到系列車中，使用的阻化劑提升泵的移動是不受限制的能夠噴灑的，所選取的材料是防滅火硅膠，并且水和防滅火硅膠二者的比例是1 m3所需要的防滅火硅膠是5 kg～10 kg，進而形成漿體，再把該漿體到采空區(qū)噴灑或在有破碎帶的頂煤及煤體的空隙內(nèi)注入，每循環(huán)一次就把阻化劑噴灑到采空區(qū)，避免有自然發(fā)火發(fā)生在采空區(qū)。當實際使用時，在計算各個班的噴灑量時，依據(jù)的是真正的割煤刀數(shù)與每循環(huán)一次的噴灑量的乘積。如果在推進工作面時，其速度在60 m/月以下過或在很長的時間內(nèi)一直是沒有生產(chǎn)，那么就一定要使用注氮的方法，而且是連續(xù)的[5]。

4）注氮系統(tǒng)。若自然發(fā)火出現(xiàn)標志性氣體并被監(jiān)測到了，那么就會馬上開啟注氮泵，而且是南邊的五下組的煤采區(qū)的，并且把氮注入到采空區(qū)主要由注氮管路來實現(xiàn)的。當進行注氮的過程中，氮氣被注入的濃度要在97%以上，在進風巷中鋪設(shè)制氮管路，一直鋪到工作面的最末端，然后再在采空區(qū)中進行埋設(shè)。以下幾點是安裝制氮機位置所需要符合的條件:平直的巷道并且就有良好的支護；供水管路系統(tǒng)是相互獨立的，制氮裝置所需的用水量充足[6]。

5）在工作面進行操作時一定要遵守有關(guān)的操作規(guī)程，把煤丟到采空區(qū)是不可以的，一定要控制采高，底煤或頂煤是不用留的，要把工作面與端頭上的浮煤進行清掃，采空區(qū)中不能有遺留的。

6）當掘進皮帶巷時，施工一道防火墻到回風聯(lián)巷起初的5 m 內(nèi)，施工一道防火墻到輔運巷中，而且輔運巷與回風聯(lián)巷有5 m 距離。并且防火墻一定要和頂、底相接，掏槽的深度一定要在300 mm 以上，防火門強所具有的厚度要在600 mm以上，寬度為400 mm，插班槽要在墻體的中間處預(yù)留出來，插班槽的寬度與深度均在50 mm 以上，一定要抹平插板槽的平面。用于對防火門進行封閉的板材所具有的寬度與厚度均在30 mm 以上，可是長度比防火門所具有的寬度大50 mm，而且為了管理，還對外包鐵板進行了編號，并由專人進行管理，如果板材有丟失或變形發(fā)生一定要及時進行更換，把充足的料石提前備用到靠近防火門強處。

3.2 設(shè)計的外因火災(zāi)防滅火

1）把灑水三通設(shè)置到輔運巷與皮帶巷，在切眼的2 個端頭開始，第11 個支架處就設(shè)置一個滅火器，而且滅火器的重量要在8 kg 以上，而且還安裝一根長度在15 m 以上的消防軟管。

2）一些易燃的物品是不能在工作面中儲存的，一些棉紗用于對機器設(shè)備進行擦洗，當擦洗完之后就要把這些棉紗放到鐵通中，然后在用于下一次。

3）把滅火器配備給系列車、油脂庫、皮帶頭、移動變壓器，沙箱中的沙子要在0.5 m3以上。

4）在靠近皮帶頭20 m 的范圍中，對油脂庫進行保護與支護的材料是不易燃的物質(zhì)。

3.3 綜合防治的其他措施

1）每個班的瓦檢員都要測定工作面的二氧化碳、一氧化碳等氣體，如果有問題被發(fā)現(xiàn)，一定要馬上進行匯報；各個星期都要觀測防火墻和上隅角等，而且觀測是系統(tǒng)的、全面的。水溫、氣溫、氣體的主要成分與別的發(fā)火的預(yù)兆等是需要在現(xiàn)場進行觀察的主要參數(shù)。按時對別的發(fā)火所具有的特性的氣體的濃度進行監(jiān)測，若有異常出現(xiàn)，一定要馬上調(diào)整匯報通風[7]。

2）對加工生產(chǎn)的安排與組織一定是合理與科學(xué)的、把推進工作面的速度提升，把回采的效率提高，把遺煤到工作面的數(shù)量減少，避免自然發(fā)火發(fā)生。

3）選取的措施是充填堵漏，提早使用高分子防滅火物質(zhì)材料或注凝膠的措施，來進行提早處理[8-10]。

4 分析成效

在18509 工作面中，當開采時，其防治要按照其設(shè)計的防滅火來實施，CO 在采空區(qū)中的含量（體積分數(shù)，下同）不高，一般在18×10-6以下，由此能夠看出，自然發(fā)火不會在采空區(qū)發(fā)生，具有良好的防治成效。

在2021 年2 月，由于18509 工作面的前方存在較多的結(jié)構(gòu)，需要停止生產(chǎn)。在停止生產(chǎn)的這段時間內(nèi)，從束管監(jiān)測系統(tǒng)所監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，CO 在采空區(qū)中的含量有大幅度的增加，其含量在35×10-6以上。所以，按照本文前面所設(shè)計的防滅火用于該工作面，選取的滅火方法是注氮，使用的注氮方法是不間斷的、開放的，而且灌注量每天大概是10 000 m3。在這個時間段，要檢測采空區(qū)所處50 m 的CO 與O2的濃度，采空區(qū)氣體濃度變化，如圖2 所示。

圖2 采空區(qū)氣體濃度變化

從圖2 中能夠發(fā)現(xiàn)，當采空區(qū)所處50 m 處，會有非常高的氧氣濃度（體積分數(shù)），一般不小于18.5%，當CO 在氧氣帶中的濃度（體積分數(shù)）會在50×10-6。由此可以說明，自然發(fā)火也許會在發(fā)生在采空區(qū)中，根據(jù)設(shè)計的防滅火中的有關(guān)要求，在把液態(tài)的氮氣灌注到采空區(qū)之后，會降低CO 的濃度，有非常顯著的滅火成效。總之，在把氮氣灌注到采空區(qū)之后，CO 的濃度會明顯下降，使氧化遺煤的速度下降。

5 結(jié)語

根據(jù)上面所講，并和礦井的真實狀況相結(jié)合，在設(shè)計火災(zāi)防治用于18509 工作面時，是在外因火災(zāi)與內(nèi)因火災(zāi)來進行研究的，最大程度的避免有火災(zāi)在礦井中發(fā)生，通過綜合應(yīng)用這些防滅火技術(shù)，該綜采工作面發(fā)生火災(zāi)的可能顯著降低，可為類似工況下的綜采工作面防滅火工作提供參考。