论文部分内容阅读
摘要：文章首先对SIIS26-5综放工作面进行概述，提出放顶煤工作面自然发火的问题，并对灭火技术和灭火措施进行详细分析和阐述，最后得出结论，进一步丰富了防治自然发火经验。
关键词：SIIS26-5 综放工作面 防灭火
1 工作面概况
SIIS26-5综放工作面位于南二轨道上山南侧，北至预计采终线，南至井田边界，浅部以一段6-5下运输顺槽为界，深部以三段6-5回风顺槽为界。2007年7月8日切眼与风巷贯通，工作面形成。7月23日开始安装综放支架。8月7日工作面正式开始回采。该工作面采用U型通风系统，配风量为600m3/min。
2 问题的提出
六家煤矿自然发火期一般为1-3个月，最短15天，自然发火较为严重。SIIS26-5综放工作面是布置的第二个综采放顶煤工作面。初采过断层，由于工作帮片帮严重，造成架前抽顶，支架拔后柱，破碎段只得采取炮掘架大棚通过，工作面推进度极度缓慢。采空区自然发火隐患随时威胁着工作面的顺利回采。
如何保证在如此困难的情况下，工作面初采期间不发生采空区自然发火？
3 综合防灭火技术的应用
3.1 技术依据
3.1.1 采空区自燃“三带”及其特征
随着自然垮落采空区的回采工作面向前推移，形成冒落区，含有比较丰富的漏风通道，这一区域的浮煤虽然因氧化反应释放热量，但绝大部分热量随风流带走，缺乏热量积聚的条件，因此，一般不会发生自然发火。这一区域就是“冷却带”。
随着工作面的推移，松散的冒落区被压实，漏风通道减少。此时的漏风，一方面携带着足够的氧气供给浮煤，保证浮煤氧化的继续进行；另一方面漏风不能带走氧化所生成的热量，氧化热不断积聚，最终激烈氧化阶段，甚至出现明火燃烧现象。这一区域就是“氧化带”。
“氧化带”往里延伸，冒落区压实，漏风消失，漏风流经氧化带时，其中所含的氧气已消耗，只有很少一部分漏风能抵达这一压实区。因此，这一区域内浮煤的温度仍比较高，由于漏风不能供给足够的氧气而被迫处于窒息状态，因此这一区域被称为“窒息带”。
3.1.2 煤炭自燃的条件
①有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态。②有较好的蓄热条件。③有适量的通风供氧。④上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。
3.2 综合防灭火技术措施
3.2.1 进行准确的预测预报
①设立工作面自然发火观测站。观测地点为回风巷、上隅角、回风巷切顶线以里。②利用埋设的束管监测系统监测采空区的各种气体变化情况。技术要求如下：
a沿工作面切眼切顶线方向均匀布置采样点12个。b埋设在采空区及回风顺槽超前支护段的束管用2寸无缝钢管保护。c现场监测时，通过采样泵将12个采样点的气样分别采集到12个球胆内，化验室进行分析。d所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理。
3.2.2 开区均压，合理配风
针对采空区并联漏风在回风巷使用临时风门调压，在工作面推进度极为缓慢的时期使用。7月8日至8月14日配风量为600m3/min，自8月14日，风量为510m3/min。经工作面气体观测，氧化带明显前移，宽度变窄。
3.2.3 上下隅角封堵，减少采空区漏风量，控制氧化带“氧化呼吸”
随着工作面向前推进，在工作面上下隅角切顶线处，利用黄土和碎煤装草袋剁墙封堵，墙外附挂风筒布。自8月13开始，至9月6日，上隅角封堵13次，下隅角封堵14次。经实测，采空区漏风量最多可以减小至40m3/min。
3.2.4 采空区埋管灌浆、注凝胶，包裹可燃煤体
埋管出口自开切眼位置开始迈步埋设，灌浆量以工作面不溢浆为准。自8月24日开始灌浆，至9月2日，共灌浆6小时20分钟，浆量220m3。
3.2.5 采空区注氮，动态抑制氧化带氧气浓度，惰化氧化带
采用开放式埋管注氮工艺，具体情况如下：a使用井下移动式膜分离制氮装置，型号为DM-400，配套压风机电机功率160KW，输出氮气纯度大于97%，实际产氮量430m3/h。b输氮管路为4寸无缝钢管，自工作面运输顺槽布置。c埋管管路为2趟4寸无缝钢管，交叉迈步埋设，分别与4寸站管相连。d 24小时连续注氮。e安排2名瓦检员随时检查工作面风流中氧气浓度，超限停注。
自8月28日开始，至9月5日，共注氮91.5小時，注入氮气量41241m3。从气样分析结果来看（气体分析结果见下表），注氮前后，采空区一氧化碳明显下降，最高值从0.071%降至0.028%。
4 结语
4.1 实际效果
4.1.1 一氧化碳情况
回风传感器显示：7月份平均浓度9.05ppm，最大浓度37.5ppm；8月份平均浓度18.32ppm，最大浓度95ppm；9月1日至4日，平均浓度9.05ppm，最大浓度37.5ppm。
一氧化碳检定管检查：9月5日二班，回风巷0.0024%，上隅角0.004%，切顶线以里0.028%。
4.1.2 取气样化验情况
自8月28日取气样送公司化验室化验，至9月4日未出现C2H4和C2H2。一氧化碳：a回风巷最低为9月3日0.0049%，最高为9月5日0.0081%；b切顶线以里最低为8月29日0.01%，最高为8月28日0.025%；c架后8月29日61号支架后0.071%，9月5日41号支架后0.028%。
4.1.3 工作面推进情况。至9月3日，回风巷推进20米，运输巷推进32米。
4.1.4 工作面初采阶段，在月推进度仅30余米的情况下，未出现自然发火。
4.2 结论
4.2.1 矿井防灭火是一项系统工程，不能仅仅依靠一两项技术措施，但不同情况的防灭火工作所采取的技术措施要有所侧重。
4.2.2 SIIS26-5孤岛综放工作面初采期间综合防灭火技术的成功运用，为困难条件下回采工作面生产赢得了有效时间，创造了巨大的间接经济效益，对于防治自然发火积累了经验。
参考文献：
[1]解兴智，闫少宏，富强，韩海潮.下沟煤矿综放工作面煤层自燃规律的研究[J].煤矿开采，2004（01）.
[2]左长国.浅谈综放工作面综合防灭火技术[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（05）.
[3]李耕勤.采空区注氮效果检验确定三带分布在综放工作面防火的应用[J].价值工程，2011（09）.
作者简介：
陈超（1973-），男，内蒙古平庄能源股份有限公司六家煤矿，总工程师，多年来一直从事煤矿技术管理工作。
关键词：SIIS26-5 综放工作面 防灭火
1 工作面概况
SIIS26-5综放工作面位于南二轨道上山南侧，北至预计采终线，南至井田边界，浅部以一段6-5下运输顺槽为界，深部以三段6-5回风顺槽为界。2007年7月8日切眼与风巷贯通，工作面形成。7月23日开始安装综放支架。8月7日工作面正式开始回采。该工作面采用U型通风系统，配风量为600m3/min。
2 问题的提出
六家煤矿自然发火期一般为1-3个月，最短15天，自然发火较为严重。SIIS26-5综放工作面是布置的第二个综采放顶煤工作面。初采过断层，由于工作帮片帮严重，造成架前抽顶，支架拔后柱，破碎段只得采取炮掘架大棚通过，工作面推进度极度缓慢。采空区自然发火隐患随时威胁着工作面的顺利回采。
如何保证在如此困难的情况下，工作面初采期间不发生采空区自然发火？
3 综合防灭火技术的应用
3.1 技术依据
3.1.1 采空区自燃“三带”及其特征
随着自然垮落采空区的回采工作面向前推移，形成冒落区，含有比较丰富的漏风通道，这一区域的浮煤虽然因氧化反应释放热量，但绝大部分热量随风流带走，缺乏热量积聚的条件，因此，一般不会发生自然发火。这一区域就是“冷却带”。
随着工作面的推移，松散的冒落区被压实，漏风通道减少。此时的漏风，一方面携带着足够的氧气供给浮煤，保证浮煤氧化的继续进行；另一方面漏风不能带走氧化所生成的热量，氧化热不断积聚，最终激烈氧化阶段，甚至出现明火燃烧现象。这一区域就是“氧化带”。
“氧化带”往里延伸，冒落区压实，漏风消失，漏风流经氧化带时，其中所含的氧气已消耗，只有很少一部分漏风能抵达这一压实区。因此，这一区域内浮煤的温度仍比较高，由于漏风不能供给足够的氧气而被迫处于窒息状态，因此这一区域被称为“窒息带”。
3.1.2 煤炭自燃的条件
①有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态。②有较好的蓄热条件。③有适量的通风供氧。④上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。
3.2 综合防灭火技术措施
3.2.1 进行准确的预测预报
①设立工作面自然发火观测站。观测地点为回风巷、上隅角、回风巷切顶线以里。②利用埋设的束管监测系统监测采空区的各种气体变化情况。技术要求如下：
a沿工作面切眼切顶线方向均匀布置采样点12个。b埋设在采空区及回风顺槽超前支护段的束管用2寸无缝钢管保护。c现场监测时，通过采样泵将12个采样点的气样分别采集到12个球胆内，化验室进行分析。d所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理。
3.2.2 开区均压，合理配风
针对采空区并联漏风在回风巷使用临时风门调压，在工作面推进度极为缓慢的时期使用。7月8日至8月14日配风量为600m3/min，自8月14日，风量为510m3/min。经工作面气体观测，氧化带明显前移，宽度变窄。
3.2.3 上下隅角封堵，减少采空区漏风量，控制氧化带“氧化呼吸”
随着工作面向前推进，在工作面上下隅角切顶线处，利用黄土和碎煤装草袋剁墙封堵，墙外附挂风筒布。自8月13开始，至9月6日，上隅角封堵13次，下隅角封堵14次。经实测，采空区漏风量最多可以减小至40m3/min。
3.2.4 采空区埋管灌浆、注凝胶，包裹可燃煤体
埋管出口自开切眼位置开始迈步埋设，灌浆量以工作面不溢浆为准。自8月24日开始灌浆，至9月2日，共灌浆6小时20分钟，浆量220m3。
3.2.5 采空区注氮，动态抑制氧化带氧气浓度，惰化氧化带
采用开放式埋管注氮工艺，具体情况如下：a使用井下移动式膜分离制氮装置，型号为DM-400，配套压风机电机功率160KW，输出氮气纯度大于97%，实际产氮量430m3/h。b输氮管路为4寸无缝钢管，自工作面运输顺槽布置。c埋管管路为2趟4寸无缝钢管，交叉迈步埋设，分别与4寸站管相连。d 24小时连续注氮。e安排2名瓦检员随时检查工作面风流中氧气浓度，超限停注。
自8月28日开始，至9月5日，共注氮91.5小時，注入氮气量41241m3。从气样分析结果来看（气体分析结果见下表），注氮前后，采空区一氧化碳明显下降，最高值从0.071%降至0.028%。
4 结语
4.1 实际效果
4.1.1 一氧化碳情况
回风传感器显示：7月份平均浓度9.05ppm，最大浓度37.5ppm；8月份平均浓度18.32ppm，最大浓度95ppm；9月1日至4日，平均浓度9.05ppm，最大浓度37.5ppm。
一氧化碳检定管检查：9月5日二班，回风巷0.0024%，上隅角0.004%，切顶线以里0.028%。
4.1.2 取气样化验情况
自8月28日取气样送公司化验室化验，至9月4日未出现C2H4和C2H2。一氧化碳：a回风巷最低为9月3日0.0049%，最高为9月5日0.0081%；b切顶线以里最低为8月29日0.01%，最高为8月28日0.025%；c架后8月29日61号支架后0.071%，9月5日41号支架后0.028%。
4.1.3 工作面推进情况。至9月3日，回风巷推进20米，运输巷推进32米。
4.1.4 工作面初采阶段，在月推进度仅30余米的情况下，未出现自然发火。
4.2 结论
4.2.1 矿井防灭火是一项系统工程，不能仅仅依靠一两项技术措施，但不同情况的防灭火工作所采取的技术措施要有所侧重。
4.2.2 SIIS26-5孤岛综放工作面初采期间综合防灭火技术的成功运用，为困难条件下回采工作面生产赢得了有效时间，创造了巨大的间接经济效益，对于防治自然发火积累了经验。
参考文献：
[1]解兴智，闫少宏，富强，韩海潮.下沟煤矿综放工作面煤层自燃规律的研究[J].煤矿开采，2004（01）.
[2]左长国.浅谈综放工作面综合防灭火技术[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（05）.
[3]李耕勤.采空区注氮效果检验确定三带分布在综放工作面防火的应用[J].价值工程，2011（09）.
作者简介：
陈超（1973-），男，内蒙古平庄能源股份有限公司六家煤矿，总工程师，多年来一直从事煤矿技术管理工作。