淺地表層下多煤層同時(shí)開采時(shí)煤層自燃發(fā)火管理探索

1、淺地表層下多煤層同時(shí)開采時(shí)煤層自燃發(fā)火管理探索 【摘 要】本文通過對(duì)榆家梁煤礦淺地表層下近水平多煤層同時(shí)開采時(shí)采空區(qū)自燃發(fā)火因素分析，總結(jié)出此類采空區(qū)自燃發(fā)火特點(diǎn)，并依此采取了火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、地表回填、采空區(qū)注氮，浮煤惰化、加快推進(jìn)度、巖粉撒布等多種綜合防滅火措施，有效防止了煤層自燃發(fā)火條件形成，減低了煤層自燃發(fā)火的可能性，為榆家梁煤礦綜采工作面快速、高效推進(jìn)提供了安全保障。 【關(guān)鍵詞】淺地表；多煤層；防滅火；自燃發(fā)火 引言 煤炭自燃是我國(guó)礦井的主要自然災(zāi)害之一。在國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，存在煤炭自燃的礦井占礦井總數(shù)的56%，而煤炭自燃引起的火災(zāi)占礦井火災(zāi)總數(shù)的90%94%。近年來，隨著綜合機(jī)械化開采工

2、藝的大力推廣應(yīng)用，礦井的生產(chǎn)效率、資源保障率大大提高。然而，由于綜合機(jī)械化開采后采空區(qū)遺留殘煤多及漏風(fēng)嚴(yán)重，大大增加了煤炭的自燃威脅，嚴(yán)重制約著自燃礦區(qū)的礦井安全及經(jīng)濟(jì)效益的提高。尤其是埋藏淺、易自燃、多煤層同時(shí)開采的工作面，因受采動(dòng)影響，采空區(qū)地表出現(xiàn)坍塌、裂隙，在采空區(qū)封閉后，空氣能通過大量的裂隙由地表、工作面及其它漏風(fēng)通道涌入采空區(qū)，造成采空區(qū)氧氣濃度偏高，增加了采空區(qū)遺煤自燃的可能性，給礦井安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅。 1 概況 榆家梁煤礦位于陜北黃土高原北緣，地貌單元屬黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)溝壑縱橫交錯(cuò)，梁峁相間分布，地形支離破碎，溝谷陡峻狹窄，相對(duì)高差近100余米。井田范圍內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造

3、簡(jiǎn)單，無斷裂構(gòu)造，主要構(gòu)造形式為褶曲，而且褶曲構(gòu)造翼幅平緩，最大翼角為4°。煤層為近水平煤層，煤層傾角為03°，平均為1.5°。榆家梁煤礦可采煤層共有三層，從上至下依次是42煤、43煤和52煤，其中42煤離地表最近，其上覆基巖厚度最薄處僅為5.8m。經(jīng)重慶煤科院對(duì)榆家梁煤礦煤層自然傾向性鑒定：其中52煤、42煤為自燃煤層，43煤為易自燃煤層，最短自燃發(fā)火周期均為30天。 2 淺地表層下多煤層同時(shí)開采時(shí)煤層自燃發(fā)火因素分析 由于榆家梁煤礦煤層埋藏較淺、且三層煤同時(shí)開采，下煤層開采時(shí)，上煤層采空區(qū)受采動(dòng)影響，導(dǎo)致上下煤層采空區(qū)串通，因此榆家梁煤礦采空區(qū)自燃發(fā)火因素呈現(xiàn)

4、以下特點(diǎn)： （1）采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度居高不下。為采空區(qū)自燃發(fā)火提供了連續(xù)供氧的條件。 （2）煤層層間距較小，且三層煤同時(shí)開采，下煤層開采時(shí)，上煤層采空區(qū)受采動(dòng)影響，導(dǎo)致部分已封閉的采空區(qū)與下層綜采老塘串通，形成漏風(fēng)通道，因此上部采空區(qū)采取注氮措施降低采空區(qū)氧氣濃度時(shí)，影響下部回采工作面氧氣濃度。 （3）煤層傾角較小，采取注漿措施時(shí)，采空區(qū)漿液流動(dòng)性較差，致使注漿效果不明顯。 （4）由于煤層離地表較近，回采工作面回采過程中，增加了三帶中自燃氧化帶的寬度，增加了采空區(qū)自燃發(fā)火周期，增大了采空區(qū)自燃發(fā)火的危險(xiǎn)性。 3 采取的防滅火方案及措施 針對(duì)淺地表層下近水平多煤層同時(shí)開采的自燃發(fā)火

5、規(guī)律，榆家梁煤礦采取了火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、地表回填、采空區(qū)注氮，浮煤惰化、加快推進(jìn)度、巖粉撒布、采用新工藝等防滅火技術(shù)措施，有效減低了采空區(qū)自燃發(fā)火的可能性。 3.1 建立完善的礦井自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系 （1）加強(qiáng)對(duì)綜采工作面上隅角co濃度的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在綜采工作面上隅角增設(shè)co、o2傳感器等監(jiān)控探頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采工作面自燃發(fā)火標(biāo)志性氣體的實(shí)時(shí)檢測(cè)。 （2）利用束管檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)綜采工作面“三帶”氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)抽樣檢測(cè)分析，加強(qiáng)了對(duì)綜采采空區(qū)“三帶”的管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)綜采采空區(qū)“三帶”氣體的實(shí)時(shí)觀測(cè)。 3.2 加強(qiáng)對(duì)已封閉采空區(qū)氣體取樣管理及密閉檢查 （1）每周對(duì)已封閉采空區(qū)的氣體濃度進(jìn)行取樣檢測(cè)，確保各已封閉

6、采空區(qū)中無自燃發(fā)火征兆。 （2）安排專職采空區(qū)防火密閉巡查人員，對(duì)井下所有的與采空區(qū)相連的密閉及巷道進(jìn)行巡查，確保與采空區(qū)相連的密閉及巷道無漏風(fēng)。 （3）專職瓦檢員和安檢員每班對(duì)各綜采工作面及回風(fēng)巷道的氣體情況進(jìn)行檢查，加強(qiáng)對(duì)綜采工作面老塘內(nèi)氣體的檢測(cè)。 3.3 減少采空區(qū)遺煤加快工作面推進(jìn)度 （1）減少丟煤量。為有效預(yù)防綜采面采空區(qū)自燃，減少采空區(qū)內(nèi)遺煤量，在綜采面推進(jìn)的過程中，要求必須沿頂沿底回采，如受地質(zhì)條件影響，需要留設(shè)頂煤或底煤時(shí)，留設(shè)厚度不得超過30cm。 （2）規(guī)定工作面最低推進(jìn)度。根據(jù)月最低推進(jìn)度vmin=l/d（其中l(wèi)為綜采工作面采空區(qū)自燃帶距工作面最大寬度榆家梁煤礦綜采工作

7、面采空區(qū)自燃帶距工作面最大寬度在150m200m，d為該煤層的最短自燃發(fā)火期，d取30天）計(jì)算，要求榆家梁煤礦綜采工作面月推進(jìn)度不得低于200m。 3.4 減少地表及采空區(qū)漏風(fēng) （1）綜采工作面上下隅角吊掛擋風(fēng)簾 由于綜采工作面采用全負(fù)壓通風(fēng)，因此在綜采工作面回采過程中，采空區(qū)漏風(fēng)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，為了減小采空區(qū)漏風(fēng)，增加采空區(qū)的漏風(fēng)阻力，因此必須要在綜采上、下隅角設(shè)置擋風(fēng)簾來增加上下隅角的漏風(fēng)阻力。并且要求綜采工作面支架間距不得超過200mm。在綜采工作面初采時(shí)，必須要進(jìn)行強(qiáng)制放頂，以減小采空區(qū)漏風(fēng)通道的形成。 （2）地表回填 組織專門的隊(duì)伍對(duì)開采煤層地表塌陷區(qū)域進(jìn)行回填，要求地表回填最多不得滯

8、后工作面100米，回采工作面結(jié)束后必須在5日內(nèi)對(duì)地表裂隙處進(jìn)行全部填堵，填堵后出現(xiàn)裂隙的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次回填。在采面到達(dá)停采線后，必須在一個(gè)月內(nèi)對(duì)整個(gè)采面范圍內(nèi)的塌陷裂縫進(jìn)行二次補(bǔ)填。 3.5 “兩巷兩線”及上下隅角浮煤惰化處理 （1）巖粉撒布 采空區(qū)自燃多發(fā)生在“兩巷兩線”，即采空區(qū)火災(zāi)多發(fā)生在綜采工作面膠運(yùn)和回風(fēng)巷道，切眼和回撤通道間區(qū)域，因此為了加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域的自燃發(fā)火管理，要求必須在該區(qū)域進(jìn)行巖粉撒布，并隨著工作面的推進(jìn)，對(duì)兩順槽煤幫及上下隅角撒布不小于30cm厚的巖粉，以減少“兩巷兩線”火災(zāi)的發(fā)生。 （2）噴灑阻化劑 為進(jìn)一步加強(qiáng)“兩巷兩線”及上下隅角浮煤惰化處理效果，對(duì)“兩巷兩線”及上

9、、下隅角噴灑阻化劑，并隨著工作面的推進(jìn)，對(duì)兩順槽煤幫及上下隅角噴灑厚度不低于10cm的阻化劑，加強(qiáng)對(duì)“兩巷兩線”及上下隅角浮煤的惰化。 4 實(shí)施防滅火措施后取得的效果及結(jié)論 榆家梁煤礦通過建立礦井自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系，采取堵漏、惰化、加快推進(jìn)度等一系列綜合防滅火措施后，井下采空區(qū)從未出現(xiàn)過自燃發(fā)火現(xiàn)象，且井下已封閉的采空區(qū)co濃度均在3ppm以下，除近期封閉的兩個(gè)采空區(qū)外，其余采空區(qū)o2濃度均在5%一下，各采空區(qū)均無自燃發(fā)火征兆。榆家梁煤礦在長(zhǎng)期煤炭自燃防治探索過程中發(fā)現(xiàn)：煤層自燃發(fā)火防治就是要從源頭上杜絕煤層自燃發(fā)火條件的形成，而在防止煤層自燃發(fā)火條件形成過程中，最有效的方法就是減少采空區(qū)遺煤量，降低采空區(qū)氧氣濃度。因此只要減少采空區(qū)遺煤，加強(qiáng)采空區(qū)遺煤惰化，杜絕采空區(qū)漏風(fēng)，減低采空區(qū)氧氣濃度，才能在煤層自燃防治中取得主動(dòng)權(quán)。 參考文獻(xiàn)： 1李學(xué)誠(chéng).中國(guó)煤礦安全大全m.北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.3. 2王捷帆，李文俊.中國(guó)煤礦事故暨專家點(diǎn)評(píng)集m.北京：煤炭工業(yè)出版社，2001. 3中華人民共和國(guó)煤礦安全規(guī)程 s.北京： 煤炭工業(yè)出版社