沈北综放工作面防治自然发火应用

黄仲义 赵俊峰

摘要：综采放顶煤工作面防火问题一直是制约沈北采煤主工艺改革中的难题。蒲河矿通过近几年在东翼采区及西翼采区等采面防治自然发火实践，逐渐摸索出了蒲河矿综放工作面有针对性的综合防火措施，通过采取综合防火措施取得成功。

关键词：易自燃煤层;综放面;防治自然发火

1  概  况

蒲河煤矿井田内煤种为褐煤，煤层为中厚煤层，煤质松软，易风化，采煤方法为走向长壁后退式布置，采煤工艺为综合机械化放顶煤，采空区管理方式为自然跨落法。煤层自然倾向性为容易自燃，在散热不好的条件下，氧化快、升温高。煤层围岩为软岩、高应力、强膨胀，致使煤的自然发火期短，自然发火期39～82天。2012年瓦斯鉴定为高瓦斯矿井。

矿井通风方式为中央并列抽出式，3个立井，两入一排，回风井安有2台BD-II-8-No23型主通风机。矿井具有完善的防火注沙系统、火灾监测系统、安全生产监测监控系统、防灭火注氮系统、防尘供水系统。

2  采面巷道掘进期间防火措施

掘进期间采用锚网、锚索、架棚、喷浆等联合支护方式，掘进期间重点防火措施是巷道喷浆，蒲河煤矿掘进期间着重喷浆质量，其目的主要是隔绝空气中的氧气与煤体的接触，减少煤体暴露时间，降低煤炭氧化速度。掘进过程中杜绝出现高顶，对出现的高顶，进行预埋铁管注河沙进行充填严密。

3  回采过程中防火措施

3.1  回采期间自燃隐患分析

⑴工作面初采期间，采面相对瓦斯涌出量大，所以采面推进度较慢，且开采初期采空区不易跨落，采空区遗留煤炭较多，尤其是切眼附近的煤体暴露氧化时间长，附近煤体的供氧条件相对较好，容易形成较大自燃隐患。

⑵由于综放面超前压力影响，顶煤在回采前已破碎，破碎区受到较长时间的氧化升温，巷道、端头支架及过渡支架顶煤不放，采空区冒落不实，空洞较大，漏风严重，增强了自燃的危险性。并造成两顺巷道压力大，巷道喷浆层脱落或裂缝，两顺超前支护因巷道压力大，超前支护随采面推进对巷道进翻修，造成巷道煤体提前暴露氧化。

⑶工作面回采经过断层附近时，煤层及其顶板松软破碎，断层处煤体受地质构造作用非常破碎，且表面活性结构增多，浮煤丢入采空区后，比其它区域浮煤的自燃危险性大。工作面过断层时，受断层落差影响，顶煤不能够全部放出，使采空区遗煤增多，而且过断层时推进速度慢，采空区供氧充分，使断层附近容易发生自燃隐患。

⑷工作面前后刮板运输机的机头和尾巴，因工作面较长，且为放顶煤工艺，运输机运输量及运转时间较长，造成机头和机尾热，从而造成机头和机尾处的煤体升温，加剧了机头和机尾附近煤体氧化。

3.2 回采期间防治自然发火措施

3.2.1初采期间防火措施

（1）开采前，对切眼顶板预先打的防火孔进行饱和式注白泥，并对上下隅角及架后暴露的煤喷注白泥。初采时随采面推进及时对架后空顶及浮煤喷注白泥。

（2）开采前在运顺下隅角预埋铺设4寸注氮管路当埋管深度超过10m时，根据防火需要向采空区进行连续注氮，氮气流量不得低于400m3/h。工作面正常回采时，在运顺内采面每推进30m埋一趟注氮管。见附图。

（3）随工作面开采推进，对架后进行剪网放煤。采面开采推进9米，对架后放净见矸石，充分使尾巷顶板冒落后，对上、下隅角进行封堵。在采面两端头架后适当位置进行打眼注白泥，并把两顺、隅角的氧化浮煤、木料必须回收干净，两顺底板要清理干净浮煤（矸）;如顶板未能充分冒落，必须采取高压注水预裂放顶措施，使其充分冒落，顶板充分冒落后，对上、下隅角进行封堵。

3.3 采面超前支护处两顺巷道防火措施

（1）对工作面运顺下帮、回顺上帮长期氧化的煤至少提前切顶线5m及两顺切顶线以里顶部长期氧化的煤放出回收，放出回收的开帮深度不少于0.5m且必须见硬帮实底。

（2）对上下口顶板受压力影响出现裂隙或帮顶露出浮煤，及时进行打眼防火注白泥。

（3）上、下隅角前后3m外要剪网放顶，下隅角可缩梁回收完毕，若顶板完整坚硬不跨落必须用袋子装入矸石将尾巷封严，每3～4m进行一次封堵;在袋子表面涂抹一层白泥将袋子间隙封好，防止尾巷进空气氧化煤体，若顶板破碎跨落必須将氧化煤放净见矸。

（4）工作面上、下端头架前移放煤后对端头架后打眼注白泥。

（5）减少向采空区漏风，每班必须在下隅角设置一道挡风帘。

3.4 工作面遇断层防火措施

（1）过断层期间，在有异常地点进行打眼注白泥工作，防治煤炭的氧化，并取样进行化验，分析煤炭的氧化速度。

（2）过断层期间尽可能加快采面的推进度。

（3）调整通风、瓦斯抽采，根据瓦斯情况，调节上隅角抽采量和采面风量，同时采取进、回风隅角封堵减少采空区的漏风深度和自燃氧化带深度。

3.5 工作面前后刮板运输机机头、机尾处防火措施

（1）刮板运输机机前移后，对机头、机尾前后氧化热煤清理干净，先进行洒水降温，并进行喷洒白泥浆。

（2）加强设备对检查维护工作，严禁过热运转。

3.6 监测监控防火监控措施

（1）利用安全监测系统分别在回风顺槽设置回风流温度、CO传感器，工作面CO传感器，实现对工作面及回风顺槽内温度、CO气体连续监测。

（2）安设火情监测系统，分别在回风风流、上隅角、采空区设置束管过滤器。利用火情监测系统循环监测各地点CH4、CO、O2等八种相关气体浓度，根据监测数据分析判断自然发火情况。

3.7  回撤期间防火措施

⑴降低风量，减少漏风。综放工作面推进至停采线后，在满足安全需要的前提下，及时降低工作面风量，以减少采空区和煤体裂隙漏风。

⑵工作面支架停止前移后，对上、下隅角进行封堵，封堵长度不小于10米。

⑶下口帮顶及上下端头各10架及根据工作面实际情况进行打孔注白泥。

⑷下隅角封堵后，向采空区注氮气，氮气浓度不低于97%。

⑸随着支架回撤对撤完支架处的采空区侧和木垛顶板进行打眼，并对其进行饱和式注白泥，对回撤后的空区侧及顶板不间断地注水、注白泥，随撤随注。并在木垛通道侧从运顺下帮设风帘，长度不小于10m，要求风帘接顶卧底，防止向空区漏风。在撤完支架地点补注白泥和瑞米后仍有高温显现时，对顶板氧化浮煤要及时放净，并及时向顶板、架后及空区侧打高压注水孔进行注水。

⑺优化组织管理，缩短回撤时间以回撤工作为重点，保证回撤通路畅通，优化回撤工艺和组织管理，提高回撤速度，缩短回撤时间。

⑻加强监测。在回撤面设专职瓦检员随时检测CO、CO2、CH4和O2浓度、空气温度等情况，同时采用监控系统，进行24h监测，超前分析，及时采取针对性措施，对有效预防自然发火起到了重要作用。

4  结束语

⑴针对综放工作面存在的自燃隐患，在回采之前就要进行治理，防止隐患点由于回采产生的条件变化演变为自燃火灾，进而影响工作面的安全回采。

⑵防治综放工作面自然发火要突出“预防为主”的原则，超前考虑，分析可能存在的自燃隐患，从而制定可行可靠的治理措施。

⑶使用多种监测手段，及时掌握采空区等自燃隐患点的气体成分变化情况，分析可能出现的后果，能够正确指导自然发火防治工作，实现对自燃隐患的可靠控制。

⑷加强对防火工作检查管理及防火措施的落实。

作者简介：1.黄仲义，蒲河煤矿通风副总工程师;

2.赵俊峰，蒲河煤矿安监处长，采矿高级工程师。

沈阳焦煤股份有限公司  蒲河煤矿