探讨综采放顶煤工作面采空区防灭火方法

袁晓旭

摘 要：综放工作面采空区遗煤自燃综合防治是一项系统工程，涉及采煤、瓦斯与火耦合、通风管理、监测监控等诸多领域，是“一通三防”重要工作内容之一。通过对综放工作面采空区各个时期煤自燃必备因素分析，针对性地给出各项防治技术及实施方法，常规技术与先进技术合理搭配、优势互补。该项技术指导理论和技术实施方案已在众多矿井得到了成功实践，并在实现工作面顺利回采的同时确保了矿井较好的经济和社会效益。

关键词：综放工作面；回采；遗煤自燃；综合防灭火技术

煤炭自燃是我国煤矿主要灾害之一，由其引起的矿井火灾占矿井火灾总数的90%以上，其中发生在采空区的自燃占煤炭自燃总数的60%。近年来，综采放顶煤技术在井工开采厚煤层中得到了广泛应用，大幅提高了采煤效率，带来了较好的经济效益；但此采煤方法垮落空间大、漏风严重、采空区遗煤多，并且采放交替造成工作面推进速度相对缓慢，从而导致采空区遗煤自燃危险性加大，严重威胁着综采工作面的安全高效开采。为了防治煤炭自燃，近年来国内外在原有常规技术（均压、堵漏风、灌浆、注惰气、喷洒阻化剂等）基础上不断探索开创了许多新的防灭火技术，目前较为成熟的技术有凝胶、高分子复合胶体、固化泡沫、三相泡沫等。但这些防灭火技术都不完全具有普适性，各有优缺点，存在时空上的局限性。在工作面回采过程中，采空区遗煤自燃危险形势是动态变化的，应根据不同时期的特点，结合各项技术的适用条件，优势互补、主次分明，针对性地采取综合防灭火技术，从而确保工作面的顺利回采。

一、煤自燃理论

煤自燃是煤氧化蓄热，煤温达到着火点后着火的一种燃烧现象，其发生过程是煤氧化蓄热和环境散热矛盾运动的过程。煤炭自然发火过程是煤氧复合、自由基链式反应的过程，大体可分为潜伏期、自热期和燃烧期3个阶段。煤自燃是多因素共同作用的结果，必须同时具备4个条件：具有自燃倾向性的煤呈破碎状态堆积、连续供氧、蓄热环境、时间。

二、现有采空区遗煤自燃防治技术

随着科学技术的不断发展，越来越多的先进防灭火技术在煤矿开采过程中得以应用，对保证矿井安全生产起到了不可或缺的作用。各项防灭火技术的作用机理不近相同，并且都存在各自的优缺点。在综放工作面回采的不同时期，根据采空区的客观形势，辩证分析各项防治技术的适用条件，有的放矢地选择实施，保证工作面在高效生产的同时满足技术先进、安全可靠、经济合理的要求。

三、放顶煤工作面采空区防灭火采取的措施

3.1 采空区注氮防灭火

在工作面下平巷沿底板向采空区埋设二趟Φ50mm鋼管作为注氮管，第一根与第二根管子出口相距30米，当工作面推进30米后，即埋入的第一根管子出口距工作面30米时开始注氮，同时埋入第二根铁管，当工作面再推进30米时，开启第二根注氮管，同时停止第一根管路注氮，并掐开此管路，依次交替进行。主管路与两根注氮管之间用相应的阀门连接、控制。为防止注氮管口由于顶板冐落埋压，孔口处采取防止大块煤矸堵塞的措施，将注入的氮气分布在采空区内。增加采空区的氮气浓度，置换和稀释掉采空区滞留的氧气，抑制煤炭的氧化，阻止煤的自燃现象的发生。注氮机产生的氮气要求其浓度不低于97%。注氮期间，安设专人检测工作面及回风巷风流中的氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等浓度，当发现氧气浓度低于人员呼吸的最低需要浓度17%时，工作面必须立即停止作业，撤出人员，同时降低注氮量或停止注氮，确保人员的安全。

3.2 煤体注水

在工作面推采过程中，随工作面推进，每隔10～15米间距沿煤层施工钻孔，提前工作面30～50米对煤体进行注水，压力不低于3mpa，对煤体充分湿润，使煤体内保持较高的水分，一般在4%以上。

3.3 上、下隅角范围构筑黄土袋子隔离墙

在工作面上、下隅角范围内，沿走向每隔3米、倾向5～10米砌筑黄土袋子墙，以充填和堵塞采空区未冐落空间为标准，封闭和隔离采空区，并利用泥浆泵喷洒其表面，增加墙体的密闭性，以进一步降低向采空区漏风量。

3.4 上、下隅角悬挂挡风帘

自工作面下顺槽的下煤壁子沿切顶排向上15米，沿顶板（梁）和底板吊挂挡风障，降低工作面风量向采空区泄漏，缩小采空区的空气带宽度和空气流动速度。在工作面上隅角沿综放支架的后尾梁和切顶排设置挡风障，并将此风障沿工作面上顺槽的上帮煤壁子敷设至工作面煤壁子以外，有效阻止采空区的有害气体外溢，并将采空区外溢的有害气体疏导至风障与煤壁子空间内排出至回风流中，使工作面上隅角人员工作的范围内有害气体降低到最低限度，确保人员的安全和有害气体不超限。

3.5 采空区注浆防灭火

3.5.1采空区注浆

在工作面上平巷沿底板向采空区预埋一趟Φ50mm铁管作为注浆管，当埋入20米后再敷设第二组管路，当该趟管路再埋入采空区20米后，再敷设第三趟管路，同时切断第一趟管路，如此交替进行，主管路与三趟分支管路之间加设三通阀门。当需要注第一趟管路时，关闭第二趟以及第三趟管路。每次埋设注浆管路后用水玻璃与小苏打（凝胶）封堵。

3.5.2采空区喷浆

正常推采情况下，安设专人，在每个架子之间，利用泥浆泵和喷枪每天对采空区冐落的煤矸石进行喷洒，落煤回收率低的范围，增加黄泥的喷洒次数、厚度和面积，做到经常喷、重复喷。用黄泥包围住浮煤以隔绝未回收的浮煤与空气接触，降低煤的氧化速度。

3.6 设置隔离带

根据发火期时间长短，并结合工作面的推进速度，每推进一定距离人为设置隔离带，把采空区与工作面隔离开。主要采取的措施：不放顶煤、支架前开始打锚带、打锚索并挂网、采空区打点柱或打木垛留住顶煤（板）、支护顶板，同时，工作面倾向全面砌筑黄泥墙、喷设封堵材料进行封闭和密实，把采空区和工作面彻底隔离开，人为造成新的工作面。

3.7 保持合理的风量保持合理的风量对采空区煤层自燃防治及有害气体的控制是重要因素之一，风量过大，会造成采空区空气带的增加，风量过小，会增加采空区有害气体的外溢，致使对施工人员产生威胁，因此，在采高2米左右时，合理风量在500立方每分钟为宜。

四、结束语

综上所述，本文对综放工作面回采期间的开切眼、初采、过断层和撤架阶段的采空区遗煤自燃构成因素进行了分析，结合现有各项防灭火技术的优缺点，辩证地给出与各个阶段客观势态相适应的综合防灭火技术，成功指导了众多矿井综放工作面的安全回采。

参考文献

[1]于云波.探讨综采放顶煤工作面采空区防灭火方法[J].科技与企业，2016（21）：203-203.

[2]高杰，李继水.综采放顶煤工作面采空区防灭火探讨及实施[J].科教文汇（下旬刊），2016（10）：85-86.