煤矿开采易自燃煤层防火技术研究
庞清华
铁法能源有限公司大隆矿 辽宁调兵山 112700
[摘 要] 中国煤矿的各种灾害事故中，煤的自然发火引起的各类火灾及由此造成的瓦斯爆炸事故占的比例非常大。煤矿井下火灾的发生，对煤炭资源造成了非常大的浪费，如果不能被及时扑灭，就会严重威胁井下工作人员的安全。
[关键词] 煤矿开采；自燃煤层；防火
煤炭的开采工作难度大，危险性高，特别是易自燃突出煤层，由于引发火灾的可能性大，在井下处理和控制火灾的难度大，会给开采人员带来更大的危险。无煤柱技术改变了以往对巷道维护的方式，去除了采煤工作面间区段煤柱，在煤层开采方面具有更多优点，能合理开发煤炭资源，改善巷道维护，减少巷道掘进量，有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果。
1 矿井煤层自然发火的影响因素
煤层采掘中，有以下情况之一者，即为煤的自然发火：（a）煤层出现了明火、烟雾等；（b）CO等各种煤自燃产生的气体超过了一定的浓度；（c）因为煤氧化放热，使周边的温度超过了70℃。煤层自然发火的影响因素为：（a）煤化程度。总体来看，煤的煤化程度越高，越容易自然发火[1]。但即使是同样的煤化程度，在不一样的地区环境下，其自燃性也会表现出比较大的差异；（b）煤岩成分。各种煤中的煤岩成分不同，因为不同的煤岩有不同的氧化性，所以煤的自燃性在一定程度上会受到这种因素的影响；（c）水分。水的作用相对比较复杂，既有促进自燃的作用，同时也有阻燃的作用；（d）煤中S等矿物质。根据研究结果，当煤层的含硫量超过一定的程度后，就成为了容易自然发火的煤层；（e）开采技术会对煤的自然发火有很大影响，如果回采率过低，那么遗留下来的煤会较多，这些比较松散的遗留煤极有可能自然发火。
2 自然发火的预防措施
（1）井下巷道必须做到设计合理，通风系统稳定、简单，从设计上满足防灭火要求，不尾随采煤工作面掘进。（2）实施均压通风措施。工作面停采封闭后及时采取均压措施，使工作面上、下顺槽两密闭的风压差减小，进而减小漏风达到防止向采空区供氧的目的，防止采空区的煤炭自燃。（3）综放顺槽掘进过程中出现的顶煤破碎、冒落区域、地质构造区域，沿空掘进过程中因片帮、躲避硐、联络巷、裂隙等与采空区沟通的区域，必须及时采取喷浆等堵漏措施，必要时可直接压注凝胶或其他无机充填材料。（4）综放工作面停采后，必须及时对工作面顶煤破碎区、高冒区、支架后尾梁上部浮煤及存在自燃隐患区域压注凝胶。（5）加强自然发火的预测预报工作，充分利用束管监测系统、色谱分析、红外探测和分析可疑地点的气体成分和温度变化情况，发现火灾隐患及时采取措施进行处理。（6）工作面开切眼、回采期间推进速度慢或工作面停采时坚持预埋注浆管路，进、回风隅角定期施工隔离段，并对隔离墙压注凝胶，减小向采空区的漏风。（7）坚持对综放工作面实施采后注浆（仰采工作面）或注氮（俯采工作面）措施。在条件允许的情况下，最大限度地增大注浆数量，消除火灾隐患；尤其是工作面开切眼、停采线要加大注浆量，尽量将其上、下两头三角充实。（8）充分利用安全监控系统，对矿井环境参数实施连续监测，特别是监测到CO、CH4和温度异常时，必须查明原因，采取措施，消除隐患。（9）对于因生产接续原因造成不能及时回撤的工作面，停采后在工作面安设监测束管，并做到及时封闭，封闭后对其封闭区域内压注惰气。
3 井工矿井煤层自然发火预测分析
3.1 井工矿井煤层自然发火预测方法
如果能在发火之前就判断出煤的自燃趋势，对于矿井火灾的防治将会起到巨大的作用。目前应用得比较好的一种方法是自燃倾向性预测法，这种方法通过模拟煤层的客观存在环境进行理论分析，并结合现场的观测结果做出预测。这种方法的预测结果可靠性比较高，能在实际中应用[2]。
在二种随机转速下,对主轴热误差进行检测。来自于两种实验条件下的检测结果表明轴向热误差要大于两个径向热误差。同时,通过4个径向热误差计算得到的径向热倾斜要小一些。在主轴转速1条件下所测得的5个方向的热误差如图4所示。本文在热误差建模时,选择轴向热误差作为自变量。
3.2 井工矿井煤层自然发火预报技术
煤层自燃后会产生各种气体并且环境温度也会升高，通过井下人工提取试样进行成分分析，即可判断是否有自燃现象发生。目前来看，比较先进的井工矿井煤层自然发火预报技术就是在线实时监测预报系统。及早识别自然发火对于矿井安全生产至关重要。
前面提到压力稳定时，进入矿区的风量大小跟风的阻力值成反比，而在同样的环境中，阻力值一定，可以通过调节风压来控制进入矿区的风量大小。根据开采需要，在着火危险性大时，比如在推进的中期阶段，风量和热量都最可能达到着火条件，所以可以增加风压，减少进风量，破坏着火所需条件，降低危险性。
4 井工矿井煤层自燃防治技术
4.1 调节风压
通过诊断性评价、 形成性评价、总结性评价构建出了在SPOC模式下ERP课程的评价体系，从理论层面有效保障了课程教学目标与学生学习目标的达成。
突出预警过程中，根据预警指标体系中各指标值，按照预警规则库中相应的预警规则，得到对应的初级预警结果，进而可根据初级预警结果采用极值原则得到反映不同方面的二级预警结果，最后得到终级预警结果，其警情分析模型如图4所示。在由初级预警结果确定二级和终级预警结果的过程中，遵循最高级原则和部分指标判识原则。
4.2 阻化剂防灭火技术
煤炭自然发火是煤与空气中的O2相互作用的结果，在漏风不可避免的情况下，在煤的表面喷洒1层隔氧膜，能阻止或延缓煤的氧化进程。阻化剂主要是由其成分中的卤化物起到防灭火的作用，这些卤化物能大量吸水，使煤体周围的水分增多，水分本身吸热而阻燃，那么它就能起到很好的灭火效果。使用这种防灭火方法的优势在于其技术相对比较简单，新投资设备也比较少，在一些少土的地方可以使用这种方法。
4.3 注氮方式
防灭火注氮分为连续注氮和间歇注氮。连续注氮方法是从工作面开始回采至回采结束连续注氮，主要适合于工作面采空区发火特别严重（如火区下采煤）且推进度较慢的工作面。间歇注氮的方法是在工作面出现发火征兆时或工作面停产时进行注氮[3]。
5 结语
矿井火灾防治技术的基本出发点是消除煤自然发火的基本条件，由于出发点不同，相应的防灭火技术措施也不同。选择具体的防灭火技术措施前，应系统地分析矿井火灾的可能原因，贯彻“预防为主，防灭结合”的防灭火方针，从预测、预报、设备管理、规章制度等方面制订详细的防灭火措施。
参考文献：
[1]曹拓拓,宣德全,范振.易自燃煤层低推进度综放工作面采空区自燃防治技术[J].煤矿安全,2014,45(12):92-95.
[2]高宗飞,王学安,狄存绪.特厚易自燃煤层综放面停采期间防灭火技术[J].陕西煤炭,2014,33(06):109-110+95.
[3]许保全,赵耀,谷满.易自燃煤层工作面回收期间的综合防灭火措施[J].科学咨询(科技·管理),2014(12):53-54.
[中图分类号] F403
[文献标识码] A
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