谈煤矿综放工作面防灭火技术

关键词:工作面;概况;防灭火;措施

引言

自然发火煤层，尤其是运用综采放顶煤工艺进行开采的煤层，其采空区存在较多的浮煤，若不能及时处理，极易导致自燃问题。为有效避免内因火灾的发生，在开采过程中可采取注凝胶、注氮等措施，以及运用赛福特SF-3高分子材料来封堵采空区的沿空掘巷，可有效避免内因火灾的产生。

1工程概况

南屯煤矿井田，东边起源为峄山断层，西边临界为里彦区和马家楼断层，南部则与北宿井田相临，北边接壤于东滩矿井。东西距离10.5km，南北则存在5.2km的宽度，共计为54.6km2。该煤矿的设计公司为原华东煤炭基本建筑公司所设计。井田的地质储量设计为33019.7万t，可开采的储量为21465.9万t。煤层共有7层，3上，3、16上、17层整区具有稳定的可采性，6、15上、18上层则只有局部可采。可采的煤层共有12.54m的厚度，其中3上、3层煤总厚8.56m，煤层保持3°～15°的角度。该矿井的沼气浓度较低，存在爆炸的风险，各个煤层之间都存在自然发火的迹象。

2开采过程中的防灭火措施

为有效避免内部火灾的发生，南屯煤矿采用了采空区注氮、煤层注水等措施来实现防灭火目的。为了抑制自然发火的发生及延伸，提高生产的安全性，笔者结合自身工作实践，提出了一些综放工作面在开采过程中的综合防灭火措施。

2.1建立监测监控和预测预报系统

1)建立束管监测系统实施监测。在轨道顺槽采空区设置一个单芯束管，胶带顺槽应当在采空区回风隅角处设置一个单芯束管，并随着作业面的掘进不断向外推移，与回风暗斜井束管的主管路形成连接，联接至监测室，以完成O2，CO，CO2，N2等各种气体的浓度进行严格监测，促使防灭火工作得以正常展开。2)建立监测监控系统实施监测。在胶带顺槽JS2部位分别安装1台CO、CH4和温度传感器;胶带顺槽与煤壁之间的距离小于10m处安装1台CH4传感器;回风隅角部位分别安装1台氧气及一氧化碳传感器，利用监测系统来传输相关数据，使其传到调度指挥中心;在回风隅角的关门柱处，每班都需要设置一氧化碳、氧气及甲烷易携式报警仪，这些仪器的负责人为每班的班组长，确保仪器可随时使用;开展有效的人工监测，运用相应的气体检测仪来抽取样本，使用气相色谱分析仪进行分析，以此来检测自然发火的状况。人工采样点的设置:进风及回风隅角、回风巷CO传感器、10～60架范围架后取点2个、留设的束管及其他异常部位。

2.2采取综合防灭火措施

1)注氮体系。采用移动式膜分离制氮设备来制造氮气，经过Φ108无缝钢管传输到作业面中，每间隔4h进行一次注氮，停止生产检修阶段需要24h注氮。2)注浆体系。在工业广场之内安装相应的注浆系统，经过Φ159和Φ108无缝钢管分别传输到轨道顺槽的开门部位和作业面，依据监测的实际状况来进行运用。3)喷洒阻化剂系统。采用移动式喷射泵来喷洒阻化剂，并经过Φ13高压胶管传输到作业面，每天都需要喷洒端头。4)安装防火门。分别在胶带及轨道的顺槽部位设置1个防火门。5)筑起隔离墙。在回采的过程中，每间隔50m就需要在两顺槽筑起隔离墙，避免顶板塌落之后三角形悬顶区域形成导风通道。

2.3终采和回撤期间的防灭火措施

1)增强洒水。作业面应当延长至停采线50m之后，及时有效地处理两顺槽端部的遗煤，充分润湿粉碎煤体，减小煤体的氧化速率。2)强化观测。在进行停采及撤架的过程中，应当对作业面及采空区进行严格检测，并及时校正CO与温度传感器，保证灵敏度及可靠性。3)适当调节风量。停采之后，应当对风量进行适当的调整，使其维持在800m3/min左右，随着支架回撤，在成为掩护架之后，作业面应当采取轨道顺槽局部供风，利用Φ800mm风筒联接至回撤部位。4)设置感温光缆。在两顺槽及停采线的切眼部位安装感温光缆，以实时监测温度变化。5)注入凝胶。在回撤支架的过程中，作业面顶板塌落之后应立即注入凝胶，及时处理遗煤。6)筑造密闭墙。作业面在采取局扇供风之后，需要永久封闭运输顺槽部位的防火门。一旦完成回撤，则需要立即永久封闭上顺槽处的防火门。

2.4密闭后采空区防灭火措施

1)注氮。在封闭之后，应及时注入氮气，并确保压柱量维持在400m2/h左右，利用作业面轨道顺槽之内的防灭火管道来进行压注，当束管之内氧气的浓度降低到3%以下，则需要停止注入。2)对气体进行有效监测。自封闭之后，开始采集束管及密闭内外的样品，并开展有效的检测，充分了解采空区内部气体的变化状况，同时对密闭内、外形成的气压差进行分析。3)对温度实施严格监测。通过运用感温光缆及地面检测设施来监测采空区的温度变化，依据相关结果来采取针对性的措施。4)涂刷封堵材料。通过将赛福特SF-3高分子材料喷涂在采空区两侧的沿空掘巷及两顺槽的穿层部位，以实现堵漏的目的。

3实施效果分析

3.1回采期间效果分析

南屯煤矿在开展回采作业的过程中，对采空区内的相关气体进行分析，发现未产生煤层自燃现象，具备较好的防灭火效果。

3.2密闭后采空区防灭火效果分析

南屯煤矿通过对密闭后采空区采取各个防灭火措施之后的气体进行分析可知，不存在煤层自燃问题，具有较好的防灭火作用。

3.3喷涂封堵材料效果分析

南屯煤矿采空区在开展防灭火管理的过程中，由于压力会对其两侧的沿空掘巷造成一定的影响，进而导致煤岩柱出现裂缝，采空区出现漏风问题。在运用赛福特SF-3高分子材料进行堵漏之后，利用了感温光缆来监测温度的前后变化，结果发现，这是一种科学有效的防灭火措施。

4结语

通过在南屯煤矿多年防灭火工作实践，以及结合自身的一些防灭火知识，笔者认为要想做好综放工作面的防灭火工作，必须充分重视以下几点。1)应创建起有效地监测监控及预报体系，对采空区内煤层发生的自燃状况进行实时监测，并依据监测的结果来进行预报，及时采取有效的措施进行预灭火。2)应通过应用喷洒阻化剂、注入氮气等措施来开展防灭火工作，这样可有效避免采空区发生火灾事故。3)在采空区周围沿空掘巷的过程中，可以利用赛福特SF-3高分子材料来进行堵漏，并再次压制相应的惰性气体，这样可达到更好的防灭火效果。

参考文献:

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作者：潘从旺 李垒 许召健 单位：兖州煤业股份有限公司南屯煤矿