易自燃煤层防灭火技术研究与应用

张智崔广永

陕西长武亭南煤有限责任公司

摘要：根据煤层自然发火隐患形成的三要素（煤、氧、温度），以及煤火灾害“位置隐蔽、贫氧氧化、自发产热、潜伏期长”的特点，结合亭南煤矿实际自然发火环境分析，矿区防灭火技术应以“早期识别、控制遗煤、减氧抑制、吸热降温、应急灭火”为核心，对比分析各防灭火技术措施的优缺点，因地制宜地制定了各种综合性煤自燃防治措施。

关键词：易自燃、防灭火

一、矿井火灾监测方案

由于煤层自燃影响因素很多，受煤层情况、地质构造、开采技术条件等多种影响，有可能出现不可预见的自然发火现象，因此煤层自燃监测预报工作十分重要，可以在自燃发展的初期发现危险，以便及时采取预防措施，保障生产的安全进行。

（1）采煤工作面自燃监测方案

由于工作面风量大，难以自工作面监测到采空区出现自燃标志气体浓度升高等变化。为尽早预报采空区自燃，日常监测点布置如下：

①采空区回风侧巷道顶部插管每天用束管采集气样进行色谱分析；②回风隅角处工作面后上部由瓦斯检查员每天用便携仪分析气体情况；③工作面回风隅角处巷道顶部挂CO各CH4传感器，对气体进行实时监测；④瓦检员每班在工作面巡检，每隔60m一个点，用金属管伸入到支架后部顶板最里端，抽出气样用便携仪分析其瓦斯及CO、O2等。如果有CO等标志气体异常，则采样带回地面色谱分析；

（2）掘进工作面及巷道自燃监测方案

①每天在掘进头及巷道裸露煤体进行巡检，着重检测巷道相对较破碎段及地质构造带附近的自燃标志气体，并用红外测温仪测定巷道壁温度；②如果巷道发现CO异常，首先应查明CO产生源，重点看巷道煤体破碎带，如裂隙带、顶板浮煤厚度较大带等。向煤体破碎带及断层带插入1/2吋管，从管内抽气，检测松散体内气体成分，进行自燃预报；

二、煤层自燃预防方案

（1）正常生产的防火方案

根据煤样自然发火实验，开采煤层实际最短自然发火期在18天~20天左右，必须采取必要的煤层自燃预防措施。煤层采空区进回风巷（“两道”）和切眼与停采线（“两线”）是工作面的重点防灭火区域，根据现有防灭火装备和材料，建议防灭火技术措施如下：

①工作面正常回采是最好和最有效的防灭火手段。应尽量避免（或减小）对工作面正常推进的影响。②采空区有大量遗煤堆积是发生煤层自燃的必要条件。建议尽量减少采空区遗煤量，避免采空区两个顺槽处由于煤柱压酥等原因产生的大量浮煤。③定期检查密闭及时维护封堵。密闭墙漏风容易引起自燃，必要的情况下巷道封闭需建两座密闭墙，巷道封闭后，利用灌浆系统进行充填，杜绝向采空区的漏风。并向采空区预埋一趟束管，以便对采空区进行监测。④采空区进回风切顶线处锚杆护盘卸掉，以促使“两道”处顶板及时冒落，减少工作面顺槽处的漏风通道。

（2）工作面停采时的防火技术措施

①工作面停采期间，降低工作面风量（约为正常风量的一半）。②加快工作面设备撤出速度，并做好应急准备工作（注胶管路、设备、注胶材料、打钻机具和套管必须准备到位）。③对停采线后15m左右处采空区两道压注复合胶体，为不影响撤架工作，可由邻近工作面顺槽打钻进入采空区，并沿钻孔注胶。④在撤架过程中，加强停采线气体、温度监测和自燃危险性预测。⑤经检查或预测，确有自燃危险性时，在危险区域支架间布置钻孔，压注复合胶体进行防灭火处理。

三、特殊时期防灭火技术措施

1）工作面回采不同时期针对性防灭火技术措施

（1）开切眼防火

开切眼形成后，在支架安装期间，采用人工至少三次对开切眼浮煤和煤壁喷洒防灭火剂并喷水，进行开切眼自然发火预防。若开切眼出现自燃，则在进、回风巷内向开切眼打钻孔注阻化溶液、氮气泡沫、黄泥浆、胶体材料等。

（2）采空区防灭火

工作面回采过程中，应对氧化带区域煤体采取以灌浆为主、注氮为辅，必要时配以阻化防灭火等防灭火措施。

根据对类似矿井的自燃防治经验，当上隅角CO达到20×10-6，或回风CO达到10ppm，可判定浮煤处于缓慢氧化阶段时，可每天5h向采空区喷洒阻化剂等防灭措施。

（3）工作面因故停采时期的防火

当工作面因故停采和推进速度慢时，应加强上、下隅角和支架上方自然发火预测预报工作；如出现较长时间的停采，每天应向采空区氧化带连续进行喷洒阻化剂等措施。

（4）工作面停采撤架期间防火

工作面停采撤架时，在保证工作面和回风巷瓦斯不超标的情况下，应尽可能降低工作面通风量，并进行每班连续检测，此时应进行采空区连续喷洒阻化剂。

（5）支架上部自燃火灾防治

对支架上方管理温度为35℃，使用红外测温仪检测支架上方和支架间温度，当超过风流温度10℃，或出现明显的煤壁和支架挂汗现象、焦油味、烟气味或芳香味，应及时注水降温，或使用灌浆泵进行插管注防灭火胶体，有条件时进行钻孔灌浆。

（6）巷道自燃的防治

根据巷道顶煤自然发火的原因及规律，防治巷道顶煤自然发火可采取以下措施：

①巷道掘进期间尽量减少对巷道顶煤的破坏，可采取综掘机掘进、合理布置炮眼、适当的装药量等措施。②爆破后巷道要及时支护，尽可能地减少顶煤的下沉量，减少顶煤中裂隙的生成量。③加强巷道支护，巷道顶煤接实。可采用超前锚杆、巷道采用钢带锚索锚网联合支护等措施，防止出现高冒区。对高冒区应采取局部防治措施，如喷洒阻化剂、安设导风筒、喷浆注凝胶、注胶体、灌浆等。④对裂隙严重的顶煤和煤壁应及时喷浆、喷聚氨酯等泡沫材料或注凝胶堵漏风，并严格保证质量，杜绝漏风。⑤巷道掘进过程中，遇到顶煤破碎带、地质构造带时，加强支护，并及时采取喷浆等堵漏风措施。⑥在一定的巷道条件下，当煤体处于低温氧化时，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。

2）撤架后工作面密闭

将密闭建筑在进、回风顺槽采空区侧，可以起到减少漏风、防火、防爆、防止工作面溃浆等作用。在工作面进回风顺槽各设置一道防火墙，墙体应全断面构筑，可起到堵漏拦浆、减少采空区漏风、防爆的作用。

五、结论

通过研究及总结亭南煤矿高瓦斯易自燃煤层防灭火技术体系及应用方法，确定了亭南矿高瓦斯易自燃煤层自燃环境与防治重点，建立了防灭火技术体系，得出了一套防灭火技术方案。

参考文献

[1]易自燃特厚煤层综放面采空区注氮防灭火技术研究与应用[D].太原理工大学,2010.

[2]郑海滨.易自燃煤层综采工作面回采期间防灭火技术研究[J].中国煤炭地质,2013,25(5):43-45.