小议综采放顶煤开采法防火措施

关键词：综采放顶煤；防火；阻化剂雾化；氮气防火 
0前言
放顶煤综合机械化采煤法,由于一次采厚大、可采用长壁式机械化回采方法等特点,受到国内外采矿业重视。但目前影响放顶煤综采安全的两大问题,即火灾和瓦斯问题,尤其是火灾,本文将就放顶煤综采防灭火的现状及较理想的防火措施提出自己的浅见。
1、放顶煤综采防火特点分析
（1）由于煤层开采厚度大,生产能力高,又增加了放煤工序。所以工作面的推进速度缓慢,采空区内浮煤与空气接触时间长,易于氧化积热自燃。
（2）采空区上部一旦发火,难以接近,不易处理,并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。
（3）采高增加,采空区空间大,顶板冒落后堆积厚度大,顶底板都可能有丢煤,采用常规的防火措施难以处理。
（4）采空区的“两道”自然发火隐患突出。残留在采空区内的浮煤多,特别是靠两道侧的三角煤丢失严重。
2、现存的两种主要防火方法分析
具有自燃倾向性的煤炭,能否发生自燃主要取决于四个条件:有破碎的煤炭堆积状态存在；有连续的通风供氧条件；周围具有蓄热环境；有维持煤炭氧化过程发展的时间。当这四个条件都满足时即自燃。目前比较理想的抑制煤炭氧化的措施有两种:一是阻化剂雾化,二是利用氮气灭火。
2.1阻化剂雾化
利用雾化阻化剂防火,在一些煤矿取得了成功。它成本低,效果好。其实质是阻化剂汽雾,借助与漏风方向一致的独立风流,从回采工作面向深部、高处的浮煤送入,处理易自燃的浮煤,防止采空区发生火灾。在有向采空区漏风的条件下,这种方法是比较优越的,但它具有以下弊端:①运送阻化剂雾气的载体,是漏风风流,即要有氧气进入采空区；②必须具备采空区漏风这一条件；③控制范围有限，靠近工作面的采空区,可能得以控制，而远离工作面的区域,由于受漏风的影响,可能难以达到。
2.2利用氮气防火
利用氮气防火,其可能性已得到肯定,但是不完善,同样存在一些弊端:①如果采空区漏风控制不当(实际上也难以控制),则采空区内注入氮气的滞留量就难以控制,这将直接影响注氮防火效果；②氮气防火对进入采空区的“两道”,尤其是对工作面进风侧落顶三角点处的预防是无能为力的。对靠近工作面的冷却带,甚至氧化带也是如此；③采空区注氮气防火,同样存在氧化带，注氮气只能缩小氧化带的宽度,而不能消除,即自燃发火的危险依然存在；④注氮量过大,泄漏量将增加,有影响井下环境的可能。
上述两种方法,对处理放顶煤综采这样采空区空间大、浮煤多的煤炭氧化都是比较可行的,但又有利弊。如果把两种方法结合起来使用,则可互补不足,充分发挥其效能。
我们认为,以氮气带动雾化阻化剂作为放顶煤综采防火措施将是比较理想的和有前途的。氮气将雾化的阻化剂送入采空区,它们除具有各自独立的优点外,又可克服各自的不足。同时对诸如密封等防止漏风以及减少注氮量以降低其泄漏量等辅助措施,将不产生限制作用。
3、几点防火建议
3.1加强采空区气体和温度监测
采空区气体和温度的监测,可为防灭火措施的实施提供目标并赢得时间。
3.1.1.气体监测
目前,放顶煤综采采空区的气体监测,以束管监测系统的效果比较理想,可实现连续监测。但由于束管阻力和路线长度的影响,将使井下气体需经过一段时间进入分析仪。滞后一段时间才能得出分析结果。因此,应针对各矿束管敷设的长短等进行测定和计算,以确定出滞后时间,这对分析和处理问题将是有利的。
采空区氧含量是应重视的参数。经验表明,采空区氧含量不正常,CO含量增加,就会有发火危险。因此,当氧含量不正常时,就应引起注意,采取适当措施处理。
3.1.2.温度监测
采空区温度监测,是发现高温点的直接手段,与气体监测相配合,将为原采空区发火危险程度的判断提供依据。目前常用的测温探头,多为电阻或半导体热敏元件,如布置得当,监测效果也较好。当然,如配以红外线探测仪等最好。
3.2提前预防,重点处理
3.2.1加强“两道”及高顶处的检测和处理
由于采区的上、下顺槽已提前暴露在空气中,而放顶煤综采目前的推进速度又比较慢,所以进入采空区后的两道发火危险将更大。采空区靠近上下顺槽两侧的三角煤丢失较多。这些浮煤将成为发火的隐患。同时由于“三带”并不是呈直线条带状存在,在进风三角点处,由于入风流的冲击作用,将使窒息带远离工作面,即利用氮气在这里是很难发挥作用的。因此,“两道”的检测与处理必须予以重视。
3.2.2煤体高压注水或阻化剂
在有条件的矿井,特别是褐煤,其裂隙较发育,采取煤体高压注水或阻化剂,可阻止氧化,达到防火目的,同时还可以预裂煤体,提高顶煤冒落程度。
3.2.3及时处理危险点
对已出现煤炭自燃迹象的高温点,可采取放落顶煤,即挖除火源的办法进行处理；也可以根据实际条件采用向顶煤中注水、注阻化剂或采用对顶煤喷浆注凝胶降温、隔绝供氧的方法,阻止煤炭自燃。
3.3其他措施
3.3.1合理增减风速风量
在一定的巷道条件下,当煤体处于低温氧化时,应尽可能地增加巷道风速,对掘进巷道采用大风量的局部通风机供风。在一定的巷道风速条件下,可以改变巷道的几何条件,如在冒高前设风帐,增加巷道风流的紊乱程度,加速热量对流,阻止煤炭升温。当顶煤自燃时,为了加速自燃煤炭的熄灭,应尽量减小巷道风速或不供风,以达到减少供氧或不供氧,使自燃熄灭。
3.3.2降低采区负压
对矿井总负压而言,负压过大易漏风,不利防火；反之,则通风系统不稳定。而对采区,则应尽可能降低负压,即加大采区通风巷道断面。
3.3.3支架上部顶煤注凝胶
这是处理支架顶煤自燃的最佳方案。但注凝胶量应足以填塞顶煤裂隙,保证在工作面与采空区间形成一道凝胶墙,将工作面与采空区隔开,这样注凝胶不仅阻止了顶煤自燃,也阻止了采空区煤炭自燃。
3.3.4工作面设计通风系统力求简单
尽量避免U+L形进、回风系统的存在,同时要加强工作面采空区外围漏风的管理,采取综合措施堵漏。
4、结束语
综采放顶煤防灭火是一项复杂的技术工作,对其在掘进、回采、回收期间的煤炭自燃,有时单靠某一措施难以达到预期的目的。需要对诱发煤炭自燃的原因、火源的位置等进行深入细致的调查、分析,然后采取综合措施进行处理,才能彻底消除自然发火。
参考文献
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