易自燃特厚综放开采煤层自燃监测防控一体化技术研究

马森

河南省新郑煤电有限责任公司 河南郑州 451100

摘要：当前煤矿的灾害比较多发，如何进行火灾预防和治理是一个重要的难题，这也是人们比较广泛关注的问题。通过分析特厚综放开采煤层的自燃诱发因素，以及出现火灾的特点，提出了一些具体监测方法，并进行实时地监控，有效地降低了最火灾发生，使得煤矿开采更加的顺利，为矿井的安全高效发展提供了经验。

关键词：易自燃；特厚综放；开采煤层；自燃监测；防控技术；

随着矿井的不断增加，当前许多矿井的开采条件不断恶化，经常会出现水和火，还要瓦斯冲击地压情况，导致灾害不断增加, 尤其是多种灾害共存的情况，在这种极其复杂的条件下开采，如果有效地预防火灾和进行火灾治理尤为重要。在目前的煤矿中，有一些地质条件异常的复杂，矿井的瓦斯等级也较高，是高瓦斯的矿井，同时水文和地质类型也非常复杂，冲击地压的类型也较高，具有强冲击的倾向性，煤层Ⅰ类就属于易自燃的煤层，一般情况下自然发火期是 38 d。许多矿井的下煤层会出现自然发火情况，进而导致矿井停止生产，这样的矿井要进行综合的治理，建立一套在复杂条件下，可以有效地防控特厚综放开采煤层的自燃体系，才能有效地确保矿井安全高效开采。

1 防控技术体系分析

1.1产生煤层自燃的影响因素分析

在容易自燃的煤层，一般最短的自然发火期，大概是在38d左右。由于矿井的地质条件的原因，使得一些情况较为特殊，在顶和底板以及煤层的部分位置相对较软，这样的情况进行工作面推进，速度就会比较慢，煤层的厚采使用综采放顶开采工艺，会导致采空区的浮煤厚度发生变化，也会导致漏风强度和分布发生改变，这种情况与一般的煤层开采有很大不同。工作面的煤层自燃，有以下几特点。第一，工作面的开采强度一般比较大，所以配风量也比较大，导致了漏风强度的增加，所以开采区的渗透系数，还要漏风的范围，以及自燃的危险区域也会一定程度增大，而防火区域也要扩大，在进行防控的过程中，需要封堵隅角的漏风情况，才能有效地缩小自燃范围。第二，综放的采空区，工作面的“两道和两线”位置丢煤比较多。由于上下的顺槽，采用的是锚网梁索进行支护，所以顶煤是难以垮落的，导致了采空区漏风比较严重，这种情况非常容易造成采空区的浮煤出现自然发火情况。第三，一旦采空区的浮煤，有自然发火迹象时，自燃的火源就会迅速地发展，这样的情况严重地危及了整个矿井，所以防灭火的难度很大。第四，对工作面进行回采期间，巷道的底板遇水很容易出现膨胀，从而导致变形情况，而工作面的支架推进速度比较慢，非常不利于进行工作面防灭火。

1.2应当监测自燃发火，并进行早期预报

要想更好地防止自燃情况，应当对自然情况进行全面监测，当前使用比较多的束管监测和安全监测，以及人工检测和人工采样分析这几种方法，对工作面的煤层发火进行监测。首先，是束管监测。要配置一套的煤矿束管和火灾监测系统，对井下各种气体含量进行实时地监测，可以实现 24 h的连续地监测。还可以确定自然火灾标志气体，并对实际情况进行分析，及时地预报发火点产生的温度变化，为防治自然火灾和矿井瓦斯事故提供了重要依据。其次，是安全监测。运用CO传感器来实时地监测,并且在瓦斯抽放的管路上要安装CO传感器，还要温度传感器，对这个部位进行实时度监测。再次，是人工检测。在每个班次都要使用CO便携仪，还有CO检定管进行检测，还要使用瓦检仪和两用仪，以及红外测温仪进行检测，要检测工作面的回风流情况，以及上隅角的工作面架之间，各种气体的涌出情况，以及温度的具体变化。最后，是人工采样分析。在实际工作中应当注重采样地点的选择，分别是回风隅角和工作面的回顺出口，大概在50m的距离。在检测的过程中，使用的设备一般是气相色谱仪。采样时间一般是在每天的早班，与人工检测应当同时进行，使用气囊来采集气样，需要采2个样，然后送到地面再进行色谱分析。

2综合防火保障体系分析

2.1注氮防火、灭火技术分析

用氮气来防火灭火，就是向采空区的氧化带内，或者是火区内注入氮气，使氮气充满了整个空间，这种方法具有正压和驱氧，以及冷却的作用。正压作用可以有效地抑制采空区漏风情况，注氮以后工作面的支架后，会形成氮气带，有效地驱逐氧气，将采空区内的氧含量，可以降到自燃临界氧浓度的7%以下，有效地降低了燃烧强度，防止了煤的自热和自燃现象。氮气具有冷却作用，可以使工作面的支架温度，由高温逐渐地降低，有效地防止了自燃情况。

2.2 注浆防火、灭火技术分析

注浆防灭火的方式，就是将那些不燃性的固体材料进行细粒化，之后与水进行配比制成浆液，经由输浆管道注入到可能发生，或者是已经发生了自燃地的，这种方法可以有效地阻止煤氧化，迅速地扑灭已经发生自燃的火灾。这种方法是防治煤炭自然最有效的方法，也是最经济的方法。

2.3运用注胶形成隔离带

使用凝胶在水或者是黄泥浆中，添加一定胶凝剂，没有生成一种果冻状的物质，这种物质可以封堵住煤体的裂隙，有效地阻断氧的扩散。因为凝胶中含有大量的水，可以充分地吸收煤氧化后所产生的热量，从而有效地降低了煤体内部的温度，起到了防火和灭火作用。在工作面进行注胶，钻孔布置应当特别注意，尤其是在综放工作面上，应当每隔5m设置一个架，在支架的后尾梁间，以及顶梁间应当布置注胶孔，但是要注意孔径不能低于42mm。还要对工作面的架后采空区，灌注一定量的凝胶，使凝胶在这个位置形成一道墙体，可以有效地隔离支架后部和采空区。

2.4封堵上、下隅角

每天要对上、下隅角进行封堵，用编织袋装上黄泥，采用打垛的方式封堵，并喷一定量的瑞克劳尼，喷堵的厚度要以不见到煤体和漏风裂隙为基础，这样才能减少采空区漏风量。

结束语：

由于煤矿的条件比较复杂，所以会出现许多灾害条件，在这样的条件下使用特厚综放方式，防止开采煤层自燃，具有非常明显的优势，有效地防止了煤矿的多灾害同时共存下的自燃情况，促进了工作面顺利开采，为矿井安全生产提供了重要保障，也为煤矿的高效发展及防火、灭火提供了可供参考的经验。

参考文献：

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[3]张泽朋,路乐乐. 易自燃特厚煤层综放安全开采技术研究[C]//北京力学会第26届学术年会论文集.,2020,07:759-761.