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摘 要 针对伊犁永宁煤业化工有限公司潘津工业煤矿2204综放工作面回采期间面临的采空区遗煤自然发火问题，结合监测监控和现场实测一氧化碳气体数据等煤层发火迹象分析研究，制定应用了注浆、注氮、减少采空区漏风、浮煤降温等综合防灭火技术，现场实践表明：2204综放工作面综合防灭火技术效果良好，回采期间没有出现煤层自然发火，回风隅角一氧化碳浓度维持在16ppm以下。
关键词 综采放顶煤；煤层自燃；综合防灭火技术
中图分类号 TD7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0077-02
1 工作面概况
2204采煤工作面切眼长度为120m，平均走向长度为1200m，煤层厚度3.3～6.5m，平均煤厚5.1m，可采储量74万t。煤层结构简单、赋存稳定，工作面采用下行U型通风，煤层自燃倾向性为自燃，自燃倾向性等级为Ⅱ类。
2 发火重点预防区域分析
1）2204采空区（氧化自燃带）。根据2202、2203采煤工作面防灭火经验，2204采空区氧化自燃带预计在15～30m范围内，这段采空区内松散的冒落岩石逐渐被压实，其间的漏风通道减少，漏风量也减少，此时微小的漏风量携带着足够的氧气供给浮煤，保证了浮煤的氧化，同样适量的微风不能过多的带走浮煤氧化所生成的热量，造成浮煤氧化热量的不断积聚，最终发展到煤炭自燃。
2）工作面下隅角。2204工作面下隅角通风不畅，浮煤氧化时产生的热量积聚，促进浮煤的自燃。同时，由于采煤工作面下隅角靠近巷帮和采空区侧，风流经过下端头时，由于巷道突然垂直拐弯，使靠近巷壁的风速降低，工作面下隅角出现局部涡流和紊流，并在附近出现风流循环流动现象，使采空区和工作面一氧化碳不容易被带走，从而使下隅角一氧化碳容易产生积聚，致使一氧化碳监控设备超限报警或隅角浮煤氧化自燃。
3 综合防灭火技术及适用范围
1）综合防灭火技术：以注浆、注氮为主，减缓浮煤氧化；减少采空区漏风供氧、降温等措施为辅，使采空区浮煤温度降低、缺氧窒息，达到灭火的目的。
2）适用范围：正常生产的综采放顶煤工作面。
4 综合防灭火技术
4.1 注浆、注氮防灭火
1）注浆、注氮要求。通过一氧化碳传感器或便携式一氧化碳报警仪对井下工作面、回风隅角及回风流进行监测，发现CO浓度超过0.0015%且呈上升趋势，温度升高或工作面发现其它发火征兆时，立即通知施工单位，实施灌浆、注氮防灭火工程。
2）注浆、注氮方法。采用间歇式预埋管路法注浆、注氮。沿2204轨道顺槽在采空区分别预先铺设好1趟2寸注浆管和注氮管，管长度为24m，管道出口5m范围内每隔1.0m钻一个直径为50mm的孔，预埋管一端通采空区，一端接20m～30m长的高压胶管。随着工作面的推进，每日早班用绞车逐渐牵引注浆管、注氮管，但需保证管路深入采空区不得少于15m，即随着工作面推进，间歇式注浆、注氮。
4.2 工作面快速推进防灭火
工作面采取快速推进的方式，有利于防止采空区浮煤自燃。在工作面月推进速度不低于60m/月前提下，此项措施作为2204采煤工作面防治煤层自然发火的主要措施之一。
4.3 减少采空区浮煤防灭火
工作面回采期间，加强对采空区遗煤管理，提高回采率，架间浮煤清理干净。
4.4 减少采空区漏风防灭火
1）坚持对工作面上下端头锚索、锚杆托盘拆卸，要求锚杆在切顶线位置处拆卸；若顶板较好时，锚索可以提前在超前支护范围（工作面煤壁前2根）拆除，确保采空区顶板及时垮落，减少采空区漏风量。
2）要求在工作面上、下端头各设两道挡风帘，紧靠切顶柱老塘侧一道、回采侧一道；工作面每推进5m（顶板没有及时垮落），在上、下端头分别用编织袋装黄土或碎煤矸堆砌封堵墙，墙厚度不小于1.0m，并在墙体表面抹黄泥，减少向采空区漏风。
3）要求在工作面下部吊挂一道导风帘，引导风流进入回风隅角，同时安装风水引射器，稀释回风隅角一氧化碳，防止有毒有害气体超限及热量积聚。
4.5 浮煤降温减缓氧化防灭火
采用液压支架放煤口喷雾对工作面底板遗煤进行湿润，使采空区浮煤降温，起到减缓浮煤氧化作用。
5 防灭火技术方案实践过程
2204工作面自2015年3月26日发现CO浓度突然增高的情况后，当日生产技术科技术人员到现场进行检查，并对采空区CO浓度进行检测，检测出CO浓度402ppm，高浓度的一氧化碳说明采空区浮煤氧化速度较快，有自然发火预兆。根据现场实际情况，3月27日开始采取控风的方法，以降低采空区漏风量，经研究，将工作面上、下端头吊挂挡风帘，导风帘，但由于生产时人员回柱等操作，造成挡风帘不能保持严密，采空区内时有漏风，3月30日中班检测，回风隅角CO浓度稳定在223ppm，回风流CO浓度11ppm，为防止采空区遗煤自燃，经分析研究，确定造成采空区浮煤发火迹象根本原因是采空区漏风浮煤氧化。
4月1日早班，开始实施采空区黄泥注浆、注氮、利用放煤口喷雾湿润浮煤、工作面上、下端头吊挂挡风帘等措施，经过几天观察回风隅角与回风流中的CO持续下降，最终回风隅角CO浓度降至16ppm，回风流中的CO浓度持续稳定在0ppm。
6 效果检验
4月1日实施了综合防灭火技术6天以后，回风隅角及回风流中CO浓度不再超限，由于采空区注浆、注氮，上下端头吊挂挡风帘，在一定程度上增大了工人劳动强度，且工作面下端头注浆水量大，给生产造成一定影响，施工区队建议停止注浆、注氮工作，拆除上下端头挡风帘，为了慎重起见，采取仅停止注浆、注氮工作，一旦CO浓度升高，立即恢复采空区注浆、注氮。4月8日中班采空区停止注浆、注氮工作，4月11日早班，回风隅角的CO浓度上升到112ppm，回风流CO浓度又上升到9ppm，因此，还要坚持采空区注浆、注氮工作，也充分证明了综合防灭火技术是成功的。
7 需要说明的问题
工作面上、下端头吊挂挡风帘和导风帘，仅能减少采空区漏风，减缓浮煤氧化，降低一氧化碳浓度，不能改变浮煤着火点的温度，一旦遇到充足的氧气，还会死灰复燃。
8 几点体会
1）防灭火技术方案的制定要科学、慎重，制定的方案一定要坚持实施，一般至少稳定4～6天时间，切忌反反复复，朝令夕改，方案变化过快，容易出现前一个方案实施的效果还没有凑效时，第二个方案就实施了，可能造成“煤层自然发火迹象得到好转，却不能确定是哪个方案起了作用” 的局面，不利于下一步防灭火方案的制定和实施，也不利于防灭火经验的总结。
2）若工作面频繁地变化防灭火技术方案，可能会给采空区浮煤自燃造成一定的换气机会，不利于采空区浮煤自然发火防治。
9 结论
通过对综放工作面回采期间采空区浮煤氧化产生一氧化碳气体浓度情况分析可以看出，综放工作面回采期间需要采取以注浆、注氮为主，以减少采空区漏风供氧、浮煤降温等措施为辅的综合防灭火技术，促使采空区温度降低，减缓采空区浮煤氧化速度，降低一氧化碳气体浓度，达到防止采空区浮煤自燃发火的目的，保障职工生命安全、身体健康。
参考文献
[1]陈玉平.综放采空区防灭火综合措施研究[J].科技成果管理与研究，2011（6）.
[2]申政.和瑞煤业202综放工作面采空区防灭火技术研究[J].科技资讯，2013（32）.
关键词 综采放顶煤；煤层自燃；综合防灭火技术
中图分类号 TD7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2015）09-0077-02
1 工作面概况
2204采煤工作面切眼长度为120m，平均走向长度为1200m，煤层厚度3.3～6.5m，平均煤厚5.1m，可采储量74万t。煤层结构简单、赋存稳定，工作面采用下行U型通风，煤层自燃倾向性为自燃，自燃倾向性等级为Ⅱ类。
2 发火重点预防区域分析
1）2204采空区（氧化自燃带）。根据2202、2203采煤工作面防灭火经验，2204采空区氧化自燃带预计在15～30m范围内，这段采空区内松散的冒落岩石逐渐被压实，其间的漏风通道减少，漏风量也减少，此时微小的漏风量携带着足够的氧气供给浮煤，保证了浮煤的氧化，同样适量的微风不能过多的带走浮煤氧化所生成的热量，造成浮煤氧化热量的不断积聚，最终发展到煤炭自燃。
2）工作面下隅角。2204工作面下隅角通风不畅，浮煤氧化时产生的热量积聚，促进浮煤的自燃。同时，由于采煤工作面下隅角靠近巷帮和采空区侧，风流经过下端头时，由于巷道突然垂直拐弯，使靠近巷壁的风速降低，工作面下隅角出现局部涡流和紊流，并在附近出现风流循环流动现象，使采空区和工作面一氧化碳不容易被带走，从而使下隅角一氧化碳容易产生积聚，致使一氧化碳监控设备超限报警或隅角浮煤氧化自燃。
3 综合防灭火技术及适用范围
1）综合防灭火技术：以注浆、注氮为主，减缓浮煤氧化；减少采空区漏风供氧、降温等措施为辅，使采空区浮煤温度降低、缺氧窒息，达到灭火的目的。
2）适用范围：正常生产的综采放顶煤工作面。
4 综合防灭火技术
4.1 注浆、注氮防灭火
1）注浆、注氮要求。通过一氧化碳传感器或便携式一氧化碳报警仪对井下工作面、回风隅角及回风流进行监测，发现CO浓度超过0.0015%且呈上升趋势，温度升高或工作面发现其它发火征兆时，立即通知施工单位，实施灌浆、注氮防灭火工程。
2）注浆、注氮方法。采用间歇式预埋管路法注浆、注氮。沿2204轨道顺槽在采空区分别预先铺设好1趟2寸注浆管和注氮管，管长度为24m，管道出口5m范围内每隔1.0m钻一个直径为50mm的孔，预埋管一端通采空区，一端接20m～30m长的高压胶管。随着工作面的推进，每日早班用绞车逐渐牵引注浆管、注氮管，但需保证管路深入采空区不得少于15m，即随着工作面推进，间歇式注浆、注氮。
4.2 工作面快速推进防灭火
工作面采取快速推进的方式，有利于防止采空区浮煤自燃。在工作面月推进速度不低于60m/月前提下，此项措施作为2204采煤工作面防治煤层自然发火的主要措施之一。
4.3 减少采空区浮煤防灭火
工作面回采期间，加强对采空区遗煤管理，提高回采率，架间浮煤清理干净。
4.4 减少采空区漏风防灭火
1）坚持对工作面上下端头锚索、锚杆托盘拆卸，要求锚杆在切顶线位置处拆卸；若顶板较好时，锚索可以提前在超前支护范围（工作面煤壁前2根）拆除，确保采空区顶板及时垮落，减少采空区漏风量。
2）要求在工作面上、下端头各设两道挡风帘，紧靠切顶柱老塘侧一道、回采侧一道；工作面每推进5m（顶板没有及时垮落），在上、下端头分别用编织袋装黄土或碎煤矸堆砌封堵墙，墙厚度不小于1.0m，并在墙体表面抹黄泥，减少向采空区漏风。
3）要求在工作面下部吊挂一道导风帘，引导风流进入回风隅角，同时安装风水引射器，稀释回风隅角一氧化碳，防止有毒有害气体超限及热量积聚。
4.5 浮煤降温减缓氧化防灭火
采用液压支架放煤口喷雾对工作面底板遗煤进行湿润，使采空区浮煤降温，起到减缓浮煤氧化作用。
5 防灭火技术方案实践过程
2204工作面自2015年3月26日发现CO浓度突然增高的情况后，当日生产技术科技术人员到现场进行检查，并对采空区CO浓度进行检测，检测出CO浓度402ppm，高浓度的一氧化碳说明采空区浮煤氧化速度较快，有自然发火预兆。根据现场实际情况，3月27日开始采取控风的方法，以降低采空区漏风量，经研究，将工作面上、下端头吊挂挡风帘，导风帘，但由于生产时人员回柱等操作，造成挡风帘不能保持严密，采空区内时有漏风，3月30日中班检测，回风隅角CO浓度稳定在223ppm，回风流CO浓度11ppm，为防止采空区遗煤自燃，经分析研究，确定造成采空区浮煤发火迹象根本原因是采空区漏风浮煤氧化。
4月1日早班，开始实施采空区黄泥注浆、注氮、利用放煤口喷雾湿润浮煤、工作面上、下端头吊挂挡风帘等措施，经过几天观察回风隅角与回风流中的CO持续下降，最终回风隅角CO浓度降至16ppm，回风流中的CO浓度持续稳定在0ppm。
6 效果检验
4月1日实施了综合防灭火技术6天以后，回风隅角及回风流中CO浓度不再超限，由于采空区注浆、注氮，上下端头吊挂挡风帘，在一定程度上增大了工人劳动强度，且工作面下端头注浆水量大，给生产造成一定影响，施工区队建议停止注浆、注氮工作，拆除上下端头挡风帘，为了慎重起见，采取仅停止注浆、注氮工作，一旦CO浓度升高，立即恢复采空区注浆、注氮。4月8日中班采空区停止注浆、注氮工作，4月11日早班，回风隅角的CO浓度上升到112ppm，回风流CO浓度又上升到9ppm，因此，还要坚持采空区注浆、注氮工作，也充分证明了综合防灭火技术是成功的。
7 需要说明的问题
工作面上、下端头吊挂挡风帘和导风帘，仅能减少采空区漏风，减缓浮煤氧化，降低一氧化碳浓度，不能改变浮煤着火点的温度，一旦遇到充足的氧气，还会死灰复燃。
8 几点体会
1）防灭火技术方案的制定要科学、慎重，制定的方案一定要坚持实施，一般至少稳定4～6天时间，切忌反反复复，朝令夕改，方案变化过快，容易出现前一个方案实施的效果还没有凑效时，第二个方案就实施了，可能造成“煤层自然发火迹象得到好转，却不能确定是哪个方案起了作用” 的局面，不利于下一步防灭火方案的制定和实施，也不利于防灭火经验的总结。
2）若工作面频繁地变化防灭火技术方案，可能会给采空区浮煤自燃造成一定的换气机会，不利于采空区浮煤自然发火防治。
9 结论
通过对综放工作面回采期间采空区浮煤氧化产生一氧化碳气体浓度情况分析可以看出，综放工作面回采期间需要采取以注浆、注氮为主，以减少采空区漏风供氧、浮煤降温等措施为辅的综合防灭火技术，促使采空区温度降低，减缓采空区浮煤氧化速度，降低一氧化碳气体浓度，达到防止采空区浮煤自燃发火的目的，保障职工生命安全、身体健康。
参考文献
[1]陈玉平.综放采空区防灭火综合措施研究[J].科技成果管理与研究，2011（6）.
[2]申政.和瑞煤业202综放工作面采空区防灭火技术研究[J].科技资讯，2013（32）.