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摘 要：煤层自燃火灾是煤矿生产的主要灾害之一，被封在每个火区内的装备损失均达数千万元。自燃火灾的形成是一个缓慢氧化蓄热过程，发现煤体暴露面处有自燃征兆，在未形成外因火灾之前，仍有一定的缓冲时间对火区进行控制和治理，如果能很好地利用这段时期控制和熄灭火区，将起到事半功倍的效果。因此，开展厚煤层俯采综放工作面防灭火技术研究与实践，对于新安煤矿安全、高效生产具有十分重要的意义。
关键词：注氮;喷洒阻化剂;注浆;堵漏
引言
从人为能够控火的角度出发，煤层自燃火灾防治应从控氧（封闭、减漏风、惰化）、控温（低温、水系灭火材料）和控时间（动态、静态）三个方面着手。即煤层自燃发火预防的主导思想则是降氧控温，即以堵漏技术为主，降温技术为辅，动态地改变可能自燃区域煤体的漏风供氧环境，阻止煤体长时间氧化升温;对于已形成的高温隐患区域，必须采取以降温控氧为主的防灭火技术手段，否则极易复燃。
一、易燃煤层开采煤层自燃发火预防技术
①以煤层火灾特点、煤的自燃特性和现场观测参数为基础，分析判定综放工作面掘进和回采过程中的煤层发火条件和危险区域，根据判定和预测结果，提前采取煤层自燃发火防控措施。
②利用束管监测、安全监控和人工采样与检测，分析综放工作面在掘进和回采过程中气体和温度变化情况，早期发现和预报煤层火灾，制定有效的煤层自燃发火防控和治理技术，将火灾消灭在萌芽状态。
③结合综放工作面掘进和回采过程中的实际条件和各种防灭火技术的特点，因地制宜、合理地综合运用喷涂、注氮、堵漏、均压、灌浆等辅助手段，对不同危险区域的煤层自燃发火进行有针对性地防控和治理。
二、易燃煤层开采煤层自燃发火特点剖析
⑴火灾一般发生在距煤体暴露面一定距离的深部。根据煤氧化理论，煤自燃是由于煤氧化放热的结果。煤温不会升高;在松散煤体深部，由于氧浓度很低，煤氧化速度很慢，放出的热量能通过煤体及围岩传导散发掉，煤温也不会升高;只有在距离松散煤体表面一定深度的范围内，氧浓度比较高，热量散发又比较慢，煤温才会升高发生自燃。
⑵煤自燃过程中，随煤温升高，高温点总是逆着风流移动。一旦发现煤体暴露面处有自燃征兆，火源点周围煤岩体的温度升高，高温煤体范围已很大。发生自燃时煤温已经很高，由于煤的热容比较大，高温煤体的体积很大，所以煤体内部及围岩已储存了大量的热能，要降低如此大范围高温煤岩体的温度相对比较困难。
⑶煤体自燃是煤氧化放出热量的结果，煤氧化只要有氧存在就能进行，氧浓度大小仅影响煤氧化速度的快慢。煤体温度越高则煤的氧化活性越高，煤氧化反应速度越快，放热强度越大。由于煤的导热性差，煤体通过传导散热速度很慢，因此，通常较低的氧浓度与煤反应放出的热量就可维持高温煤体温度不下降。因此，煤层自燃时采用封闭灭火，灭火周期较长，火区启封后易复燃。
⑷煤层自燃时，除了煤温很高外，还伴随大量有毒有害的有机气体。一方面煤氧化会产生一些有机气体，另一方面，在高温下，煤的大分子发生裂解，也会产生大量有害气体，高温也促使煤中的小分子挥发释放到空气中。在井下有限的空间里，煤自燃产生的有害气体容易聚集，引起井下工作人员中毒。
三、综放工作面自燃发火规律分析
⑴综放工作面切眼、停采线采空区自燃火灾较多。
综放工作面的开切眼断面大，受矿压影响易压裂破碎，存在漏风供氧;综采设备安装时，供风量小，温度较高;安装时间较长，初期工作面推进速度一般相对较慢，切眼松散煤体氧化升温时间长，煤体温度较高。停采前20～30m左右，工作面不放顶煤，采空区遗煤较厚;停采后不能及时撤面、封闭，而导致自燃危险性增加。因此，切眼、停采线附近采空区易发生自燃火灾。
⑵回采期间存在采空区二道自燃火灾威胁。
综采放顶煤开采相对炮采、普采推进速度快，从采空区浮煤分布情况看，由于端头支架处顶煤放出率低，留有大量遗煤。而顺槽顶板的煤已经过长时间氧化蓄热升温，进入采空区后，使采空区二道遗煤温度相对其它地点有可能较高，自然发火期大为缩短，从而在推进速度较慢时，就可能发生采空区遗煤自燃。
⑶采空区“三带”动态移动。
采空区存在散热带、氧化自燃升温带和窒熄带三带，三带范围受综放工作面回采率、供风量和推进速度综合动态影响;随着工作面不断推进，采空区三带范围也动态移动。
⑷采空区自燃高温区域范围大且隐蔽。
综放工作面采空区留有大量浮煤，煤氧作用热量逐渐积聚，一旦自燃，采空区蓄存了大量热能，造成周围煤（岩）体的温度亦相当高，因此，综放工作面采空区高温范围大。
煤体自燃产生的烟流顺着风流流动，高温火点逆着风流流动，而采空区为开放式漏风，其漏风分布及规律复杂，高温点速度发展迅速，很难准确判断出采空区高温区域。
⑸采空区自燃火灾灭火难度大。
由于采空区漏风是开放的、立体空间大、工作面长度大，因此火源位置是隱蔽的。故一旦出现自然发火的隐患，很难准确地对采空区火区进行治理，况且由于火源位置确定的模糊性，使火区治理盲目性增大，治理区域大。
四、综放工作面煤层自燃发火预防重点
1.巷道掘进时期防灭火重点
⑴巷道高冒区、顶部离层区和破碎区、地质破坏区（如断层）;
⑵巷道经过相邻工作面采空区的废弃巷道;
⑶巷道变坡破碎区。
2.综放工作面回采时期防灭火重点
⑴综放工作面开切眼和停采线是该工作面采空区自燃防治的重中之重。
综放工作面的开切眼断面大，受矿压影响易压裂破碎，存在漏风供氧;综采设备安装时，供风量小，风流温度较高;安装时间较长，初期工作面推进速度一般相对较慢，开切眼松散煤体氧化升温时间长，煤体温度较高;切眼长期不跨落，附近煤体的供氧条件相对较好。
停采前30m左右，工作面不放顶煤，采空区遗煤较厚;停采后不能及时撤面、封闭，而导致自燃危险性增加。因此，综放工作面开切眼、停采线附近是采空区最易发生自燃火灾的地点，是综放工作面防灭火工作的重中之重。
（2）进风侧采空区是防灭火工作的重点。
由于工作面顺槽不放顶煤，在采空区遗留了大量浮煤，且工作面进风端头是采空区的主要漏风通道，氧气浓度较高，氧化带宽度大，浮煤在采空区内的氧化时间长，因此，进风侧采空区处理是防灭火工作的重点。
（3）回风侧采空区的封堵是采空区防灭火的重要工作。
回风隅角是工作面负压最大的地点，回风顺槽进入采空区后很长一段距离不跨落，造成负压对采空区深部的作用力较大，浮煤进入窒息带的时间延长;且由于回风顺槽长期不跨落，给采空区及时注浆造成了困难，因此，回风顺槽采空区的封堵应作为一项采空区防灭火的重点工作。
结语
综上所述，根据综放工作面开采的煤层自燃发火特点和规律，其煤层自燃发火预防工作的重点是：巷道掘进过程中，应以相邻侧采空区为重点防火区域;工作面开采初期，应以开切眼为重点防火区域;工作面回采过程中，应以工作面采空区两道和相邻采空区为重点防火区域;工作面停采后，应以停采线为重点防火区域。
参考文献
[1]曲海洋.煤层群开采自然发火防治探究[J].能源与节能，2017（12）：39-40.
[2]赵威，薛永生，贺福权，etal.自燃发火条件下近距离煤层群开采火灾防治技术的研究[J].神华科技，2017，15（12）.
[3]冯桂山.3625S采空区防治煤层自然发火技术的应用[J].中国战略新兴产业，2018（20）.
关键词：注氮;喷洒阻化剂;注浆;堵漏
引言
从人为能够控火的角度出发，煤层自燃火灾防治应从控氧（封闭、减漏风、惰化）、控温（低温、水系灭火材料）和控时间（动态、静态）三个方面着手。即煤层自燃发火预防的主导思想则是降氧控温，即以堵漏技术为主，降温技术为辅，动态地改变可能自燃区域煤体的漏风供氧环境，阻止煤体长时间氧化升温;对于已形成的高温隐患区域，必须采取以降温控氧为主的防灭火技术手段，否则极易复燃。
一、易燃煤层开采煤层自燃发火预防技术
①以煤层火灾特点、煤的自燃特性和现场观测参数为基础，分析判定综放工作面掘进和回采过程中的煤层发火条件和危险区域，根据判定和预测结果，提前采取煤层自燃发火防控措施。
②利用束管监测、安全监控和人工采样与检测，分析综放工作面在掘进和回采过程中气体和温度变化情况，早期发现和预报煤层火灾，制定有效的煤层自燃发火防控和治理技术，将火灾消灭在萌芽状态。
③结合综放工作面掘进和回采过程中的实际条件和各种防灭火技术的特点，因地制宜、合理地综合运用喷涂、注氮、堵漏、均压、灌浆等辅助手段，对不同危险区域的煤层自燃发火进行有针对性地防控和治理。
二、易燃煤层开采煤层自燃发火特点剖析
⑴火灾一般发生在距煤体暴露面一定距离的深部。根据煤氧化理论，煤自燃是由于煤氧化放热的结果。煤温不会升高;在松散煤体深部，由于氧浓度很低，煤氧化速度很慢，放出的热量能通过煤体及围岩传导散发掉，煤温也不会升高;只有在距离松散煤体表面一定深度的范围内，氧浓度比较高，热量散发又比较慢，煤温才会升高发生自燃。
⑵煤自燃过程中，随煤温升高，高温点总是逆着风流移动。一旦发现煤体暴露面处有自燃征兆，火源点周围煤岩体的温度升高，高温煤体范围已很大。发生自燃时煤温已经很高，由于煤的热容比较大，高温煤体的体积很大，所以煤体内部及围岩已储存了大量的热能，要降低如此大范围高温煤岩体的温度相对比较困难。
⑶煤体自燃是煤氧化放出热量的结果，煤氧化只要有氧存在就能进行，氧浓度大小仅影响煤氧化速度的快慢。煤体温度越高则煤的氧化活性越高，煤氧化反应速度越快，放热强度越大。由于煤的导热性差，煤体通过传导散热速度很慢，因此，通常较低的氧浓度与煤反应放出的热量就可维持高温煤体温度不下降。因此，煤层自燃时采用封闭灭火，灭火周期较长，火区启封后易复燃。
⑷煤层自燃时，除了煤温很高外，还伴随大量有毒有害的有机气体。一方面煤氧化会产生一些有机气体，另一方面，在高温下，煤的大分子发生裂解，也会产生大量有害气体，高温也促使煤中的小分子挥发释放到空气中。在井下有限的空间里，煤自燃产生的有害气体容易聚集，引起井下工作人员中毒。
三、综放工作面自燃发火规律分析
⑴综放工作面切眼、停采线采空区自燃火灾较多。
综放工作面的开切眼断面大，受矿压影响易压裂破碎，存在漏风供氧;综采设备安装时，供风量小，温度较高;安装时间较长，初期工作面推进速度一般相对较慢，切眼松散煤体氧化升温时间长，煤体温度较高。停采前20～30m左右，工作面不放顶煤，采空区遗煤较厚;停采后不能及时撤面、封闭，而导致自燃危险性增加。因此，切眼、停采线附近采空区易发生自燃火灾。
⑵回采期间存在采空区二道自燃火灾威胁。
综采放顶煤开采相对炮采、普采推进速度快，从采空区浮煤分布情况看，由于端头支架处顶煤放出率低，留有大量遗煤。而顺槽顶板的煤已经过长时间氧化蓄热升温，进入采空区后，使采空区二道遗煤温度相对其它地点有可能较高，自然发火期大为缩短，从而在推进速度较慢时，就可能发生采空区遗煤自燃。
⑶采空区“三带”动态移动。
采空区存在散热带、氧化自燃升温带和窒熄带三带，三带范围受综放工作面回采率、供风量和推进速度综合动态影响;随着工作面不断推进，采空区三带范围也动态移动。
⑷采空区自燃高温区域范围大且隐蔽。
综放工作面采空区留有大量浮煤，煤氧作用热量逐渐积聚，一旦自燃，采空区蓄存了大量热能，造成周围煤（岩）体的温度亦相当高，因此，综放工作面采空区高温范围大。
煤体自燃产生的烟流顺着风流流动，高温火点逆着风流流动，而采空区为开放式漏风，其漏风分布及规律复杂，高温点速度发展迅速，很难准确判断出采空区高温区域。
⑸采空区自燃火灾灭火难度大。
由于采空区漏风是开放的、立体空间大、工作面长度大，因此火源位置是隱蔽的。故一旦出现自然发火的隐患，很难准确地对采空区火区进行治理，况且由于火源位置确定的模糊性，使火区治理盲目性增大，治理区域大。
四、综放工作面煤层自燃发火预防重点
1.巷道掘进时期防灭火重点
⑴巷道高冒区、顶部离层区和破碎区、地质破坏区（如断层）;
⑵巷道经过相邻工作面采空区的废弃巷道;
⑶巷道变坡破碎区。
2.综放工作面回采时期防灭火重点
⑴综放工作面开切眼和停采线是该工作面采空区自燃防治的重中之重。
综放工作面的开切眼断面大，受矿压影响易压裂破碎，存在漏风供氧;综采设备安装时，供风量小，风流温度较高;安装时间较长，初期工作面推进速度一般相对较慢，开切眼松散煤体氧化升温时间长，煤体温度较高;切眼长期不跨落，附近煤体的供氧条件相对较好。
停采前30m左右，工作面不放顶煤，采空区遗煤较厚;停采后不能及时撤面、封闭，而导致自燃危险性增加。因此，综放工作面开切眼、停采线附近是采空区最易发生自燃火灾的地点，是综放工作面防灭火工作的重中之重。
（2）进风侧采空区是防灭火工作的重点。
由于工作面顺槽不放顶煤，在采空区遗留了大量浮煤，且工作面进风端头是采空区的主要漏风通道，氧气浓度较高，氧化带宽度大，浮煤在采空区内的氧化时间长，因此，进风侧采空区处理是防灭火工作的重点。
（3）回风侧采空区的封堵是采空区防灭火的重要工作。
回风隅角是工作面负压最大的地点，回风顺槽进入采空区后很长一段距离不跨落，造成负压对采空区深部的作用力较大，浮煤进入窒息带的时间延长;且由于回风顺槽长期不跨落，给采空区及时注浆造成了困难，因此，回风顺槽采空区的封堵应作为一项采空区防灭火的重点工作。
结语
综上所述，根据综放工作面开采的煤层自燃发火特点和规律，其煤层自燃发火预防工作的重点是：巷道掘进过程中，应以相邻侧采空区为重点防火区域;工作面开采初期，应以开切眼为重点防火区域;工作面回采过程中，应以工作面采空区两道和相邻采空区为重点防火区域;工作面停采后，应以停采线为重点防火区域。
参考文献
[1]曲海洋.煤层群开采自然发火防治探究[J].能源与节能，2017（12）：39-40.
[2]赵威，薛永生，贺福权，etal.自燃发火条件下近距离煤层群开采火灾防治技术的研究[J].神华科技，2017，15（12）.
[3]冯桂山.3625S采空区防治煤层自然发火技术的应用[J].中国战略新兴产业，2018（20）.