浅谈特厚煤层下分层工作面采空区遗煤自然发火的防治

浅谈特厚煤层下分层工作面采空区浅谈特厚煤层下分层工作面采空区 遗煤自然发火的防治遗煤自然发火的防治 矿井火灾是煤矿生产主要灾害之一 井下火灾比地面火灾 危害更大 煤矿多数火灾是自燃火灾 尤其开采特厚煤层矿井 时 采用分层开采综合机械化采煤方法 随着上下分层采后工 作面的增多 下分层工作面采空区面积不断增大 遗煤自然发 火的现象也不断发生 而且较其他矿井火灾有更大的隐蔽性 危害性 严重威胁着井下职工的生命安全以及矿井的安全生产 因此 针对遗煤自然发火的原因 根据工作面实际情况采取行 之有效的防治措施 是防治遗煤自然发火的关键 采空区遗煤自然发火的原因采空区遗煤自然发火的原因 煤炭的自燃性能是采空区遗煤自然发火的基本因素 一是煤炭的自燃性能够发生化学变化而产生热量且不易散出 因而逐渐积聚形成高温 二是煤炭与氧气接触后 氧能使煤炭 与之发生氧化作用产生热量 热量积聚时温度不断升高 逐渐 促成煤炭自然发火 三是煤炭自燃后 氧再助燃 使火势继续 扩大形成火灾 采空区内遗留的大量遗煤为自然发火奠定了良好的 物质基础 由于下分层工作面放顶煤回收率低 丢煤多 造成 采空区内留有大量遗煤 而且煤体呈破碎状态 增大了与氧接 触的面积 使遗煤更易氧化 加速了遗煤的氧化生热进程 从 而增加了自然发火的可能性 漏风通道的存在为遗煤自然发火提供了良好的供氧 条件 分层开采不仅导致上下分层工作面之间存在漏风通道而 直接漏风 而且相邻工作面之间的隔离煤柱由于集中压力大 其完整性遭到严重破坏 使煤柱压裂压碎 导致相邻工作面采 空区之间相互连通 从而形成了良好的漏风裂隙 为采空区创 造了良好的漏风通道 为遗煤自然发火提供了良好的连续充足 供氧条件 进一步增大了遗煤自然发火的可能性 采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素 根据煤炭 自然发火的规律性 采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低 温氧化阶段和自热阶段 也就是说决定着引起发火的内热源温 度能否达到自然发火界限 如果漏风量太大遗煤氧化热量不易 积聚 漏风量很小则氧化条件不良 这两种漏风情况均不易发 生自然发火 漏风量大小可从矿井通风网路中的漏风阻力定律 得知 即 漏 漏 式中 为漏风风路两端的风压差 漏 为漏风风路的风 阻 漏 为漏风量 为漏风风流的流态指数 层流时为 紊流时为 根据漏风阻力定律可 得 漏 通过分析式 可知 当漏风风路的风阻 漏趋近于无 穷大或漏风风路两端的风压 差趋近于零时 则漏风量就接近 于零 即 漏风量决定于漏风风路两端的风压差和风阻 因此 抑制遗煤自然发火的技术措施就是尽可能增大漏风风阻和降低 漏风风路两端的风压差 采矿技术决定着自然发火的基本因素和决定因素 采矿技术包括开拓方式 开采方法和通风方式 采矿技术是煤 炭自然发火的外在因素 采矿时若采取正确的开拓方式 科学 的采煤方法和合理的通风方式 并加强生产技术管理 就可以 提高回采率 加快回采速度 减少煤体破坏和漏风等 从而能 够有效地防止煤炭自然发火 防患于未然 防治采空区遗煤自然发火的措施防治采空区遗煤自然发火的措施 根据对采空区遗煤自然发火原因的分析 虽然煤炭的自燃 性能不可能改变 但可以通过合理有效的措施改变其外部助燃 条件 达到防治遗煤自然发火的目的 实践证明 采取以下措 施可以有效地防治下分层工作面采空区遗煤自然发火 加强放顶煤工序管理 提高放顶煤回收率 减少采 空区内碎煤的存在 下分层工作面割煤必须严格执行 一刀一放 的正规循环作业 切实加强放顶煤工艺作业 降低煤炭损失 提高煤炭回收率 使采空区尽可能少丢煤 减少采空区的遗煤 可以减少自然发火的物质基础 从而降低自然发火的可能性 选择合理的采煤方法 提高回采速度 仓房式 房 柱式和刀柱式的采煤方法 掘进率高 但回采率低 对预防自 然发火不利 长壁式采煤方法回采率高 巷道布置也比较简单 便于采用高速度的采煤机械加快回采速度 缩短回采期 可保 证工作面煤炭在自然发火期前回采完毕 合理确定采区范围 有效控制回采工作面的回采结 束时间 要控制井下火灾 就必须使每一个回采工作面的回采 工作结束时间在煤炭自然发火期前 而回采结束时间 一方面 取决于回采工作面的推进速度 另一方面取决于采区范围的大 小 所以 采区范围的大小必须合理制定 要保证在自然发火 期内回采完毕 以便对采空区及时进行封闭管理 加强采空区顶板全部垮落管理 保证采空区垮落岩 块压实 不留空顶 采空区垮落岩块压实压严可以增大漏风风 阻 减少采空区漏风 促使采空区自燃带范围压缩 窒息带氧 浓度降低 从而遗煤自然发火得到抑制 全部垮落法管理顶板 垮落后的严实程度不易保证 应采用惰性材料及时而致密充填 采空区 可以大大减小自然发火的发生 减少漏风网路 增加漏风风阻 杜绝漏风 第一 上分层工作面以及相邻工作面采空区封闭时 必须砌筑防火密 闭 密闭砌筑位置应选择在压力小 支护完整 煤壁坚实的地 点 同时施工必须严格执行施工质量标准要求 以此增大漏风 通道风阻 第二 对通往采空区对应的地面裂缝和废弃钻孔进 行充填黄土堵漏 以减少采空区漏风 合理利用调节风压法 减少采空区漏风 第一 在 工作面回风巷合理布置调节风门 调整通风系统内的压力分布 降低工作面采空区漏风风路两端的风压差 减少采空区漏风进 而使采空区内自燃带范围压缩 从而达到防止自然发火的目的 第二 对已封闭的上分层工作面以及相邻工作面采空区 采取 均压措施 尤其是处于风井高负压作用区域内的采空区 进回 风巷之间压差大 漏风大 要调整采空区进风侧与回风侧之间 的压差 使其趋于平衡 降低采空区漏风通道两端压差 减少 采空区漏风 防止自然发火的发生和发展 采用随采随灌的预防性灌浆方法 超前防治自然发 火的发生 灌浆能够预防煤炭自然发火的作用在于 一是灌入 采空区内的泥浆可将遗留的碎煤包裹起来 使煤表面形成一层 泥浆膜 隔绝其与氧接触 起到隔绝窒息作用 二是泥浆可冷 却已自热的遗煤 同时降低采空区内温度 进而延缓遗煤的氧 化速度 起到抑制遗煤自热氧化过程发展的作用 三是泥浆可 填充采空区垮落的煤岩间隙 增加采空区的严实性 从而加大 漏风风阻 起到减少或防止采空区漏风的作用 四是泥浆可增 加遗煤的外在水分 吸收热量 起到冷却降温的作用 应用阻化剂防火技术 对采空区自然发火进行综合 治理 随着回采工作面的推进 定期定量对采空区喷洒成分为 氯化钙 氯化镁的阻化剂 以阻止遗煤的氧化进程 起到防止 煤炭自然发火的作用 氯化钙 氯化镁阻化剂能够侵入到遗煤 的层理 节理和微小的裂缝中 在遗煤的表面形成氯化物液膜 由于其吸水性强 所以在一定温度下能保持一定结晶水 黏附 在遗煤的表面形成稳定的抗氧化的液膜 阻止遗煤与氧接触 减少煤的氧化 起到隔氧阻化的作用 对抓好防灭火工作的建议对抓好防灭火工作的建议 特厚煤层分层开采防治采空区自然发火是一项多元化的系 统工作 在日常防灭火管理工作中 必须始终坚持预防为主 超前防范的原则 采取主动措施进行防治 针对防灭火工作的 发展 笔者提出以下几点建议 建立和完善防灭火灌浆系统 对分层开采和放顶煤 工作面做到随采随灌 工作面结束封闭后应及时进行采后灌浆 另外 因耕地的不断减少 黄土逐渐紧缺 灌浆材料应以粉煤 灰为主 积极推广应用国内外防灭火新技术 实现对防灭火 的综合治理 目前国内外防灭火的新技术有注氮防灭火 注凝 胶防灭火两种 注氮防灭火就是运用氮气防灭火 是目前国内 外广泛应用的一种有效的防灭火手段 注凝胶防灭火就是对高 冒区 采空区 废巷 上分层停采线及被压酥的煤柱等处应进 行灌注凝胶 要尽量减少漏风量 消除火灾隐患 应合理地安排 采掘关系 避免采掘布置集中 以减少漏风通道 要保持通风 系统稳定 尽量缩短风路 实行并联网络 合理选择通风设施 位置 合理分配风量 要加强对防灭火工作的规范化 制度化管理 从设