底分层采煤工作面综合防火技术探讨

底分层采煤工作面综合防火技术探讨

高标

淮河能源控股集团煤业公司顾桥煤矿抽采二队，安徽淮南 232001

摘要：在厚煤层分层开采过程中，煤层的自然发火是影响矿井安全生产的重要隐患之一，也是制约矿井高产高效建设的重要因素。文章依据某工作面底分层工作面实际情况进行分析，提出了底分层采煤工作面综合防火技术，并在实践中验证效果较好，值得推广。

关键词：底分层；采煤工作面；防火技术

前言

发生自燃的因素包括浮煤的存在，煤体破碎，与氧气接触并有蓄热条件和时间。生产中无论采用何种方式方法，破碎煤体的存在以及与氧气接触是不可避免的，但是如能减少破碎煤体的存在并缩短其蓄热时间，自然发火的几率将会大大降低。工作面回采期间，首先，开切眼到初次放顶，时间间隔长，支架顶煤的蓄热时间长；其次，工作面刚安装完，需要磨合设备，导致推进速度慢；再次，上下端头放下的碎煤大量堆积；还有，放顶过程中，顶板会大面积下沉，可能会受到外部客观条件的影响，形成导风通道；以上自然发火因素，影响着煤矿正常安全的生产，寻求更合理的开采生产系统便是解决上述问题的重要研究途径。

1 概况

淮河能源控股集团煤业公司顾桥煤矿某工作面采用分层开采，该工作面系统漏风风险大，有遗留煤，工作面断层多，且其煤层具有爆炸性，自燃倾向性等级为I类，自燃发火期3～6个月。为了确保回采期间防火安全，需要采取相应的措施。

2 底分层开采煤层自然发火的因素

2.1 松散煤体较多

顶分层开采后，松散煤体遗留在采空区，尤其是地质构造带附近浮煤量大，顶分层开采时使用化学材料加固顶板使遗煤初始温度进一步提高。

2.2 产热条件好、散热条件差

底分层回采时，顶部采空区松散煤体已经过初次氧化升温，原始煤温高，再次氧化时，产生的热量增加；采空区松散煤体所含水份大幅度降低，散热环境差。

2.3 漏风供氧条件易形成

工作面煤巷掘进和生产时期，与顶部采空区沟通，易形成较好的漏风供氧条件。

2.4 自然发火时间缩短

顶部采空区大量的松散煤体初始煤温高，在潜伏期阶段的自然氧化速度加快，自然发火时间缩短。

由于顶部采空区松散煤体量大，初始煤温高，总热能也较大，漏风供氧氧化产生的CO绝对量会远大于顶分层开采时CO的绝对量，因此，底分层开采时，既需防止煤体氧化升温，又需防止CO超限。

3 采取措施

3.1提高煤炭资源回收率

遗煤是厚煤层分层开采煤层自然发火的重要组成部分，它包括采后留下的浮煤、顶底煤及各种留设的煤柱等。为减少遗煤的的损失，采取了无煤柱开采技术、回收顶煤技术，最大限度的回收遗煤，使我矿采区的煤炭回收率达到90％以上，尽量减少了引起煤层自然发火的物质基础。

3.2 加快回采进度

从上面的发火分布规律看出，加快采面的推进速度和巷道的施工速度可以降低采空区的发火几率。特别是下分层或邻区的巷道的及时贯通，能形成全负压通风系统和外围的均压通风系统，对控制采空区的漏风极为有效。

3.3 采用均压通风技术

均压通风技术是预防采空区自然发火的较有效、经济的措施，根据我矿的实际，通过采用均压调节风门，实施并联风路等方法，均有效的遏制了高温点的发生。

3.4 加强采空区的注浆，防止浮煤自燃

厚煤层分层开采时，为保证下分层安全回采，必须对采空区进行注浆，不仅可以利用泥浆填堵浮煤周围的漏风孔隙，杜绝浮煤氧化，而且还可以加速再生顶板的形成，减少下分层开采时向上分层和邻区采空区的漏风，尤其是对"两道一线"附近。采面结束后应及时进行封闭（一周内完成），并保证封闭质量，而后对采空区进行集中灌浆处理。

3.5 采用注凝胶技术，堵截漏风通道

实践证明，按水玻璃∶促凝剂∶水=1∶0.35∶10的配比配制的凝胶，耐热性能好，凝结速度易于控制，形成的隔离层弹性大，不易破碎，隔热性强，在现场应用时效果明显。

3.6加强防火预测预报

3.6.1工作面回采期间采空区防火监测

为了监测工作面初采期间顶区与工作面采空区自然发火情况，在上隅角循环预埋4路束管，束管错茬10m引出采空区，束管埋入采空区深度分别为40m、30m、20m、10m；束管套入4分铁管埋入采空区，铁管采用管箍连接，每路束管前端嵌入500mm铁花管并前端为楔形或焊实，束管埋入高度不低于1.5m，同时确保束管通畅，束管末端均安设抽气闸阀并编号管理。正常回采期间，工作面向采空区方向60m范围内每20m设置一路束管监测采空区。

为消除采集过程中产生的误差，严格按“四定”要求进行气样采集，即做到定点、定时、定人员、定要求。每小班检测束管内采空区气体，每天必须采集束管内采空区气样并用色谱仪分析。

3.6.2温度监测

每周采用热成像仪对工作面及采空区进行检测不少于2次；回采期间，每天采用红外测温仪对工作面及采空区进行检测一次；工作面从回采至安全收作，未检测温度≥35°地点。

3.6.3防火指标气体分析

工作面初采及收作期间利用束管错茬预埋采集采空区气样，通过气体指标分析和预报煤层自然发火程度，同时检验防火措施的有效性。

1）工作面初采期间指标气体浓度

工作面初采80m采空区指标气体浓度见图表1：

图表1 初采期间指标气体浓度与采空区深度的关系曲线

采集的气样分析均未检测出C2H4、C2H2、C3H8，且CO、CO2均未有指数上升趋势，可以分析采空区遗煤自然程度处于早期阶段，采空区煤温不超过100℃。

工作面从回采开始上顺层预埋注浆保证采空区20～40m连续灌浆，下顺槽注氮和液态CO2时确保管路出口在采空区20～40m，针对性地对氧化带、散热带进行迅速惰化降温，隔离遗煤，消除采空区自然发火上升趋势。

2）顶区采空区指标气体分析

在回采期间每小班对上、下顺槽采空区防火观测检测，未在顶区采空区防火孔未检测出CO，且压差最大为2mmH2O水柱。

顶区采空区封闭墙从回采至安全收作，均为均压状态，且未检测到CO、C2H4、等自然发火指标气体。

由此可知，顶底区工作面间无明显漏风征兆，充分说明上述均压和顶区采空区堵漏措施有效、可靠。

4 综合防灭火效果

通过对采空区相联巷道的封闭及均压减少了采空漏风和工作面风巷与机巷两端压能差；由于向采空区打的防火钻孔位置准确，对阶段煤柱及采空区防火起到了关键作用，工作面在回采时，采空区得到了即时补浆，加之超前布置的钻孔对煤层提前预灌，工作面在回采时煤体有淋水现象，说明钻孔注浆效果较好，工作面温度随之逐渐降低，恢复到了初采时温度，工作面至到收作未出现高温。

通过利用综合防灭火技术，有效防治了自燃发火，实现了工作面的安全回采，取得了良好的经济效益和安全效益，为相同条件的工作面防治自燃发火提供经验。

5结束语

我们要在具体生产过过程中不断地实践、探索、总结，提高和改进现有综合防灭火技术措施的执行效果，不断地更新综放工作面综合防灭火技术措施的内容。为保证厚煤层开采工作面能够安全正常地生产，为全矿的煤炭生产做出我们自己的贡献。

参考文献：

【1】宋英亮.特厚煤层综放工作面沿空掘巷综合防火技术研究与实践[J].同煤科技,2016,(3):9-11

【2】张修峰,周璇璇.综采工作面停采期间的综合防灭火技术[J].煤炭工程,2016,(10):64-6