复杂裂隙易自燃煤层综合防灭火技术应用

马吉

新疆呼图壁县煤炭多种经营有限责任公司小甘沟煤矿831200

摘要：对于易自然发火煤层，正确选择开拓方式和开采方法，从合理的巷道布置、优化工作面设计、选择合适的采煤方法、坚持正常的开采顺序、控制矿压等方面分析阐述，进行防灭火技术探讨，实践表明能够有效的防止煤层自然发火事故的发生。

影响煤炭自燃发火的因素

决定矿井或煤层自燃发火危险程度的因素一是煤的自燃发火倾向性，二是地质采矿技术。

1.影响煤炭自燃的内因

煤的变质程度各种牌号的煤都有发生自燃的可能，但在褐煤矿井，煤化程度低的一些煤层自燃发火次数要多一点。烟煤矿井以开采煤化程度最低的长焰煤和气煤的自燃危险性较大，贫煤则较少。在煤化程度较高的无烟煤矿井自燃发火较少见。所以可以认为，煤化程度较高的煤，自燃倾向性越小。但决不能以煤化程度作为判定自燃倾向性大小的唯一标志。因为生产实践证明，煤化程度相同的煤有的具有自燃特性，有的却不自燃。

煤的水分煤中的水分是影响其氧化进程的重要因素，在煤的自热阶段，由于水分的生成与蒸发必然要消耗大量的热。煤体中外在的水分没有全部蒸发之前很难上升到100%，这就是水分大的煤炭难以自燃的原因。但是，煤中的水分又能充填于煤体微小的孔隙中，把氮气，二氧化碳，甲烷等气体排除，当干燥以后对煤的吸附起活化作用。水分的催化作用随煤温的增高而增大。所以地面煤堆在雨雪之后容易发生自燃，井下灌浆灭火，疏干之后自燃现象更为严重。

煤岩成分煤的岩石化学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。它们有不同的氧化性，其中丝煤含量越多，自燃倾向性就越强；相反，暗煤含量越多，越不易自燃。

煤的含硫量同牌号的煤中，含硫矿物越多，越易自燃。

煤的孔隙率和脆性煤炭孔隙率越大，越易自燃。这是因为孔隙率越大，氧气越易渗入煤体内部。变质程度相同的煤，脆性越大，越易自燃。因为煤的脆性大小与该种煤炭是否易于破碎和形成煤粉有关。完整的煤体一般不会发生自燃，一旦呈破碎状态则使煤的吸氧表面积增大，着火点明显降低，使其自燃性显著提高。

煤层瓦斯含量瓦斯通常是以游离状态和吸附状态存在于煤体中，这两种瓦斯是以压力状态存在的，吸附瓦斯在煤体卸压、温度上升等客观条件影响下，可以产生解吸现象，吸附瓦斯转变成游离瓦斯，具有流动性。因此，处于原始状态的瓦斯或以压力状态存在的瓦斯对侵入煤体中的空气具有抑制作用，是防止煤自燃的有利因素。

影响煤炭自燃的外因

煤炭自燃的外在条件决定于煤炭接触到的空气量和外界的热交换作用，这两个因素与煤层的埋藏条件和其开采方法有着错综复杂的联系，其中外在因素有：

地质因素：①倾角。煤层倾角越大，自燃危险性就越大。因为开采急倾斜煤层时，煤炭回收率低、采区煤柱易被破坏、采空区不易封锁。②煤层厚度。煤是不良导体，煤层越厚，越易积聚热量，所以，厚煤层易发火。③地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。地质构造复杂的地区，包括断层，褶皱发育地带，岩浆入侵地带，自燃发火频繁。这是由于煤层受张力、挤力、裂隙大量发生，煤体破碎，吸氧条件好造成的。

开采技术因素:①开拓方式。实践经验表明，采用石门，岩巷开拓，少切割煤层少留煤柱时，自燃发火的危险性就降低了。厚煤层开采岩巷进入采区，便于打钻注浆，有利于实现预防性或灭火灌浆。②采煤方法。采煤方法对自燃发火的影响主要表现在煤炭回收率的高低、回采时间的长短上。丢煤越多，丢失的浮煤越集中，工作面的推进速度愈慢愈益发现火灾。③通风条件。通风因素的影响主要表现在采空区，煤柱和煤壁裂隙漏风。漏风就是向这些地点供氧，促进煤的氧化自燃。采空区面积大，漏风量相当可观，但风速有限，散热作用低。

2开拓开采与自然发火的关系

开拓方式和采煤技术的变革与煤层自然发火的防治是相互联系、相互制约的。小甘沟煤矿开采历年的实践表明，开拓方式、采煤技术的变革与煤层自然发火防治技术的发展是息息相关的，不同的巷道布置、采煤技术对煤层自然发火的影响是不同的，巷道布置不当、工作面设计不合理、采煤方法落后、回收率低、推进速度慢、矿压显现明显、采空区跨落不严不实的采煤技术，伴生煤层自然发火的几率就越高，反之，则较低。

因开拓开采原因而导致煤层自然发火的主要情形有:采区设计、巷道布置不合理;工作面上、下巷布置层位不当;采煤方法不合适;工作面推进速度慢;开采顺序不当;矿压显现明显、巷道压力大等。为有效防止因开拓开采原因而造成煤层自然发火，针对以上煤层自然发火的主要情形采取有效的防治对策。

3防灭火技术对策分析和开采方法对煤层自然发火影响规律的摸索、实践得出:①相邻煤层相近区段工作面巷道布置时，巷道应布置在上煤层区段采空区的压实区内(即应力均衡稳定区)，并尽可能的远离顶分层原工作面的煤柱巷道的支护应采用锚网、锚索和架棚等承压能力大有利于应力重新合理分布的主动型复合支护，以大幅减弱巷道周边煤柱的支撑应力而使流变位移量减小，并保持巷道的有效通风断面而使风压消耗和风流通过较均匀、流畅，对防止巷道周边碎煤体、区段煤柱和停采线附近的煤炭自燃都有一定的预防作用。②“两巷”均避开应力集中区而布置，护巷煤柱的尺寸一般为5一10m，分层开采法的开切眼一般内错布置于顶分层切眼以里20一30m，停采切眼一般内错终止于顶分层里侧30一50m。工作面的参数应充分考虑煤层自然发火期、回采速度和局部全负压通风网络后合理选择，具体情况见表1。

对布置参数较大的工作面，虽然在煤层的自然发火期内根本回采不完，但若“两巷”布置位置、支护方式和参数合理、局部通风网络简单，风压消耗合适，掘进和回采过程中制定并坚持按要求实施针对性较强的综合防火措施，煤层自燃灾害是可以控制或消除的。

3.1从工程设计入手合理布置巷道

合理确定巷道位置。开采有自燃倾向性的煤层，尤其是自燃倾向性较严重的厚煤层，主要进、回风巷;采区进、回风巷和一些服务时间较长的区段进、回风巷道，在布置巷道时，应根据围岩岩性、矿压大小和支护方式等因素，综合权衡后合理确定其位置。主要进、回风巷首先考虑布置于煤层底板岩性较好的岩层中，其距煤层的距离应超过回采动压影响范围，一般为20m。若沿煤层顶板布置时，应充分考虑巷道的服务期限、煤层硬度、开采深度、顶板岩性等因素后，合理确定相邻巷道之间留设煤柱的合理尺寸，采区内主要巷道间的煤柱尺寸一般为40一50m。

3.2工作面优化布置

小甘沟煤矿通过多年来对不同煤层工作面的布置方式

3.3选择合适的采煤方法

合适的采煤方法指回收率高、推进速度快、采空区塌实度好、推进方式有利于减少采空区漏风等，因此，选择适合于不同煤层赋存条件的采煤方法，可减少或消除采空区的遗煤自然发火。炮采(放)工艺由于推进速度慢，采空区浮煤有较好的漏风供氧条件，所以自然发火机率较大。综采工艺回采速度快，生产集中，在相同的条件下，碎煤体不仅暴露触氧时间短，而且面积较小，所以自然发火机率较小。

合理的顶板管理方法对防止煤炭自燃也有一定的保障作用。自然垮落法管理顶板时，顶板岩性松软，容易跨落，碎胀比较大，其抑漏防火效果较好;反之，则碎涨系数较小，采空区塌落不密实，漏风量较大，浮煤堆积较疏松，极易造成自然发火。若采用全部充填法控顶时，只有充填非常密实饱满时，防火效果才有保证;否则，自然发火的可能性将加大。

小甘沟煤矿11133综采工作面的直接顶板为泥岩，老顶为砂质泥岩，回采后容易垮落。因此，小甘沟煤矿采煤工作面的主要回采方法为走向长壁后退式综合机械化或一次采全高，自然跨落法管理顶板。实践证明:走向长壁后退式综合机械化采煤法对有效防止采空区遗煤发火很有利，采空区遗煤发火的机率较低。

4结束语

(1)合理的开拓系统，从采区设计的源头上控制和消除了煤层自然发火的危险性。

(2)优化工作面布置、合适的采煤方法、适宜的工作面推进速度、正常的开采顺序等能够有效提高防止煤层自然发火的能力。

(3)大断面主动型复合支护，能够控制矿压集中显现，减轻煤体内部裂隙网的发育程度、深度和煤体的破碎粒度，防止漏风供氧诱发煤层自燃。

综上所述，能够有效防止易自燃煤层在开采过程中自然发火事故的发生，是提高矿井煤层自燃隐患安全防治能力的源头措施。

参考文献

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