自然发火煤层开采中防止煤层自燃的安全措施.doc

自然发火煤层开采中防止煤层 自燃的安全措施 曾克坚 重庆市开县矿业管理所 , 重庆 开县 405400 摘 要 根据对煤层自然发火原因分析 , 关键词 自然发火煤层 ; 开采 ; 中图分类号 TD75 1008-44952007 S1-0051-02 收稿日期 2006-10-11 作者简介 曾克坚 , 男 , 工程师 , 重庆开县人 ,1978年毕业 于重庆大学地下采煤专业 , 现从事乡镇煤矿技术管理和中小 煤矿安全评价工作 。 , 一方 , 另一方面又要防治煤层自燃 。 采空区一旦发火 , 还要避免可能的瓦斯爆炸威胁 , 灾 害防治的难度很大 。为此 , 必须首先弄清楚煤层自 然发火的原因 , 才能采取针对性的 、 技术经济合理 的 、 安全有保障的防治措施 。 1 煤层自然发火原因 各国专家学者在进行了大量的研究和探索后得 出 , 煤的自燃过程实质上是煤氧化逐渐加速的过程 , 煤急剧氧化放出的热量不能向外散失时 , 则煤体温 度达到着火温度 , 煤发生自燃 。影响煤层自然发火 的因素有内在 、 地质 、 开采等 。 1. 1 内在因素 煤层自然发火性能主要取决于煤层本身的物理 化学性质和成分 , 与煤的变质程度关系很大 , 变质程 度越低 , 则煤层自燃性能越强 。 1. 2 地质因素 1 煤层厚度 。一般情况下 , 煤层越厚 , 自然发 火危险性越大 。 2 煤层倾角 。煤层厚倾角又大时 , 更易自燃 。 尤其在急倾斜特厚煤层中 , 自然发火更为严重 。 3 地质构造 。在褶曲 、 断层带附近 , 煤层及其 顶底板常被挤压 、 牵引而破碎 , 煤岩层的裂隙增多 , 易造成串风供氧 , 更易发生自燃 。 4 含硫量 。 煤中含硫越多 , 越容易自燃 。尤其 在高硫煤中 , 若煤层的直接顶含硫量很高 , 则自燃性 能更为严重 。 1. 3 开采因素 1 巷道布置与顶板管理 。巷道沿煤层布置时 , 煤柱多 , 联络巷多 , 煤层暴露面积大 , 封堵困难 , 易于 自燃 。 采用充填法和垮落法控制顶板时 , 采空区较 为严实 , 漏风小 , 故不易自燃 。 2 漏风条件也直接关系到自燃 。漏风大 , 煤在 自热阶段的热量不易积聚 , 不易发展到自燃 ; 漏风 小 , 供氧不足 , 即使有自热发生也不易发展到自燃 ; 只有漏风满足煤从自热发展到自燃所需的氧量 , 又 能使氧化过程中产生的热量积聚 , 这时才易自燃 。 2 开采中可采取的安全措施 2. 1 矿井开拓 、 开采方面的措施 1 合理的开拓开采部署 。生产实践证明 , 开采 有自燃的煤层 , 正确选择开拓开采方式 , 对防止煤层 自燃有决定性作用 。 具体地说 , 尽量简化巷道布置 , 减少辅助性巷道 , 采用岩石集中巷和岩石上山 , 煤层 内尽量少布置巷道 , 减少对煤体的切割 。当巷道沿 煤层布置时 , 应采取措施 , 尽量将暴露的煤体封闭 , 减少暴露煤体与空气接触 。每个工作面应尽量在发 火期内开采完毕 , 以利采空区封闭 。 2 合理的采煤方法 。长壁式采煤法比短壁式 采煤法巷道布置简单 , 资源回收率高 , 有利于防止煤 层自燃 。 开采有自燃的煤层 , 应尽量采用长壁采煤 法 , 工作面采用后退式回采 , 全部冒落法管理顶板 , 煤层顶板易于冒落压实 , 可减少采空区漏风 , 有效地 防止煤层自燃 。 3 合理的开采顺序 。对于煤层群为避免上 、 下 煤层开采后的采空区导通后漏风 , 引起煤层自燃 , 应 ・ 15・ 2007年 6月 矿业安全与环保 第 34卷增刊 采用 “ 扒皮” 式开采 , 即先采上部的煤层 、 再采下部煤 层 ; 先采上区段 、 后采下区段 , 相邻段尽量少打联巷 。 4 无煤柱开采 。煤层自然发火首先要有破碎 的具有自燃倾向的煤 , 无煤柱开采时 , 则可尽量减少 采空区的浮煤和煤柱残煤 , 减少煤层发火的可能性 。 回采工作面采用沿空巷道 , 采区上山不留煤柱 , 实行 回采工作面跨上山开采 , 即双翼采区的其中一翼工 作面跨过上山 30m 停采 , 待另一翼的采煤工作面推 进到终采线时 , 再对残留的煤柱进行回收 。 5 保持合理的工作面推进度 。随着回采工作 面的不断推进 , 采空区不断冒落且逐渐被压实 , 采空 区漏风也逐渐减少 。实践证明 , 一段距离后 , 必要的推进度 , 少的措施 。 各地方可根据各自的情况 , 采用观测和 实测的办法确定其回采工作面速度 , 如川南地区为 防止煤层自燃 , 矿井回采工作面的月推进度为 50 60m 。 2. 2 矿井通风方面的措施 1 控风防火 。矿井通风也是防灭火的一个重 要措施 。 矿井通风等积孔过小 , 负压太大 , 会造成井 下漏风严重 , 引起煤层自燃 。有条件的矿井应采用 分区式通风 , 该系统不但适合于高瓦斯矿井 , 而且可 以降低矿井总风阻 , 一旦矿井发生火灾 , 便于控制风 流 , 隔绝火区 。 2 均压通风 。 采用预防性均压通风方式 , 回采 工作面和相邻巷道之间 “两道一线” 尽量减少压差 , 实现均压通风 , 减少漏风 。如采用 “悬空” 密闭的措 施 , 即在回采工作面的运输机巷和回风巷中 , 采用粉 煤灰袋或矸石在回采工作面密集支柱后方设 0. 8 1. 2m 厚 、 长 5. 0m 的悬空密闭 , 每隔 30m 设 1道 。 随着回采工作面的推进 , 顶板不断冒落 , 密闭上方的 “ 悬空” 被压实 , 形成隔离带。 这样可以减少采空区漏 风 , 将采空区的 “ 三带” 减小 , 阻止煤层自燃 , 见图 1。 图 1 井下悬空密闭防火墙示意图 3 通风构筑物的设置 。井下风门 、 调节风门等 通风构筑物的设置位置应合理 , 尽可能设在围岩坚 固 、 地压稳定的地点 , 两道风门采用闭锁装置 , 不同 时打开 , 避免 “ 负压冲撞” 。 2. 3 防灭火措施 1 灌浆防灭火 。根据技术上可行 、 经济上节省 的原则 , 建立矿井灌浆防灭火系统 。当场地内黄土 少 , 采用黄泥灌浆取土困难时 , 可采用注凝胶和粉煤 灰的防灭火方法 , 粉煤 , 平时采取局部 , 。 2 , 对采空区 、 煤层巷道冒落孔洞 、 开采线 、 终 采线和煤柱裂隙喷洒 、 压注阻化剂 , 覆盖或包裹碎 煤 , 封堵裂隙 , 阻止煤的氧化 , 起到防火作用 。 3 撒凝胶 。对巷中的联络巷 、 断层带 、 工作面 切眼 、 运输巷 、 回风巷等灌撒凝胶 , 阻止煤层与空气 接触 , 防止煤层氧化自燃 。 另外 , 对发火严重的回采 工作面 , 当工作面推进 1个月后 , 在整个工作面后方 的采空区撒凝胶 , 形成凝胶隔绝带 , 对采空区起到封 闭作用 , 可有效阻止采空区浮煤的自燃 。 4 惰性气体防灭火 。对已经自然发火的回采 工作面 , 采用注入惰性气体使其尽快熄灭 。在封闭 自燃的回采工作面之前 , 先注入惰性气体 , 冲淡采空 区中的氧气 , 再利用快速封闭铁门进行密闭 , 达到灭 火和防止瓦斯爆炸的目的 。 2. 4 监测监控方面的措施 煤层自燃一般是由于采空区内浮煤引起 , 而不 是人们能直接看到的工作地点或巷道内 。故煤层自 燃的监测预报必须根据矿井自燃火灾的特点及其防 治技术的具体情况综合考虑 。针对矿井的实际情 况 , 可选用煤矿专用气相色谱仪 , 并配备红外线便携 式测温仪 , 对重点防范区域 , 工班长配备便携式多参 数检测器 , 进行定时 、 定点 、 定人的观测和预报 。另 外 , 通过矿井安全监测监控系统 , 配备 C O 等多种传 感器探头 , 对井下煤层自燃进行预测预报 , 以便采取 相应的预防措施 。 3 结语 煤层自然发火是煤矿 5大灾害之一 , 对煤矿安 全生产威胁极大 。通过对煤层自然发火的原因分 析 , 提出了在开采过程中需采取的安全措施 。通过 这些措施的实施 , 可有效防止煤层自然发火事故 。 责任编辑 吕晋英 ・ 2 5 ・ 2007年 6月 矿业安全与环保 第 34卷增刊