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[摘 要]由于放顶煤开采生产能力大、采放高度大、煤尘多、瓦斯多，采场上复岩层运移规律特殊，给煤矿安全生产提出了更高的要求。本文从综放面开采存在的防火问题出发，对煤层自然发火特点进行了分析，并提出了相应的防治措施。
[关键词]煤自燃 高瓦斯煤层 火灾防治
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-268-01
引言
由于放顶煤开采生产能力大、采放高度大、煤尘多、瓦斯多，采场上复岩层运移规律特殊，给煤矿安全生产提出了更高的要求。其中由于煤层自燃发火造成综放面停产、低产的情况时有发生。根据资料统计，我国目前采用综放开采的工作面75%以上的煤层具有自燃性，严重地影响了矿井安全生产和综放开采技术的推广应用。
一、综放面开采存在的防火问题
（1）采高增加，采空区空间增人，顶板冒落后堆积厚度高，且顶、底板都可能丢煤。
（2）采空区的“两道”自燃发火隐患突出。综采放顶煤残留在老塘内的浮煤多，特别是靠“两道”侧面及两放煤口间的三角煤丢失严重矛丢煤也相对集中。
（3）煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。
（4）采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。
（5）瓦斯释放强度有所增加。二由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。
二、煤层自然发火特点
煤能够自然发火是煤所具有的共性之一，只是不同的煤种具有不同的呈现，不同的条件具有不同的反映。一般认为，煤自燃发生的必要条件如下：
（1）具有自然发火倾向性的煤以粉煤或碎煤堆积状态存在，称为浮煤状态条件；
（2）存在适宜的通风供氧条件，称为氧气浓度分布条件；
（3）具有良好的蓄热环境条件：
（4）上述三个条件在同一地点必须同时存在足够长的时间，称为煤自然发火的时空条件。时空条件可以解释为浮煤分布区、高氧浓度区、易自燃风速区等三区必须重叠足够长的时间。煤自燃的发展，一般要经过三个时期：潜伏期、自热期和燃烧期。
三、综放面火灾防治措施
1、煤炭自燃的預测预报
依据煤炭自燃发展过程中表现出来的各种征兆，在自燃火灾形成以前作出预测预报，采取相应措施将火灾消灭在萌芽状态。预测预报的内容为火源位置、范围和自燃发展程度。一般采用气体分析法，样气通过人工或束管自动采样获得。淮南谢桥矿采用束管监测和红外测温仪检测，进行煤炭自燃的预测预报取得了较好的效果。
2、堵漏防灭火技术
采空区漏风易造成煤炭自燃，及时发现揣风通道、掌握漏风规律是堵漏的前提条件。谢桥矿通过阻力测定和释放SF6示踪气体检测漏风情况为堵漏提供了依据。采用喷涂材料封堵漏风通道是一种有效的防灭火途径。喷涂材料种类较多如：水泥砂浆、聚氨醋、水泥与石膏类膏体材料等。综放面顺槽高冒区的处理采用聚氨酷或高水速凝水泥封堵。
3、风压调节防灭火技术
风压调节目的就是要减少采空区漏风、延缓遗煤氧化过程、达到防灭火的效果。一般采用开区均压和闭区均压两类措施。开区均压采用调节风门均压、改变工作面通风系统调压和调节风门与局扇联合调压3种方法，做到合理均压配风。闭区均压是对己封闭区域进行均压，既可防止封闭区内煤炭自燃和有毒、有害气体溢出，又可加快封闭火区的熄火速度。一般采用调压气室、调压管路、调压风机和改变调整风流流动线路等办法。
4、注浆防灭火技术
注浆防灭火就是将水与不燃性固体材料按适当的比例配制成一定的浆液，利用注浆管送到指定地点。不燃性固体材料承担充填裂隙、隔断漏风、攫盖在遗煤表面隔绝空气与煤接触的作用。水不但是利用它的流动性搬运不燃性固体材料，同时也有降低遗煤热量作用.一般采用黄泥灌浆，为改变浆液的流动性和控制浆液脱水时间可掺加化学添加剂。注浆方式有工作面洒浆、预埋管路注浆、采空区灌浆、邻近采面或巷道钻孔注浆及地面钻孔注浆等。
5、注氮防灭火技术
理论和实践证明向综放面采空区注入氮气，使该区域成为氮气惰化带，就可达到防治火灾目的。谢桥矿建立了地面制氮站，将空气中的氮气分离后，经注氮系统将氮气注到综放面采空区。注氮方式可以根据需要采用24h连续注氮或间歇式注氮。注氮防灭火时，首先要考虑氮气的防泄漏问题，因此，结合封堵和均压技术同时使用效果好。
6、注凝胶防灭火技术
注凝胶防灭火是近几年发展的一种堵漏、灭火的高水防火火材料.在处理综放面顺槽高冒区的火灾时有独特的优势，同时在处理综放面自然发火时也有很好的作用。淮南张集矿和新集一矿综放面火区处理时，都采用了注凝胶的方法。采用的碳酸氢钱与水玻璃济液凝胶过程呈吸热反应，能对煤体起到降温作用。生成物为白色胶状体，胶体刚形成时有良好的流动性，可自动渗透到煤岩体裂隙、孔隙中，短时间后即成胶体状有效地封堵煤岩体裂隙、孔隙起到隔氧作用。由于注凝胶灭火效果明显，目前使川该技术的矿井越来越多。
7高瓦斯煤层自燃火灾防治技术的应用
高瓦斯煤层工作面一旦发生煤层自燃火灾，对整个矿井生产系统而言，造成的损失是不堪设想的，因此，必须迅速处理自燃隐患，避免自然火灾的发生。根据现场情况，1201（3）综放面采空区留有大量浮煤，在漏风严重的情况下，采空区浮煤极易自燃。由于常规的注水、灌浆、注阻化剂防灭火，液体沿着冲出的水沟下流难以扑灭深部、上部、顶部的浮煤自燃，并且水在火区汽化和分解的气体与采空区瓦斯、煤干馏气体混合，返回火区有可能会形成水煤气爆炸。而注氮窒息灭火周期长，高温点温度难以下降，而胶体材料在设定时间和范围内发生胶凝作用，有效地钝化煤表面活性基团，隔绝氧气，吸热降温，终止氧化，并能降低水煤气爆炸伤人危险。它具有灭火速度快、安全性好、火区启封时间短、复燃性低等特点。该技术对于巷道或工作面顶部、高处火灾防治效果很好。目前已在各矿局得到了广泛应用，取得了较好的效果。因此，针对1201（3）综放面的实际情况，我们以采用复合胶体防灭火技术为核心，其它防灭火技术相结合的综合防灭火技术。
结语
预防综放面自燃火灾十分重要。在开采煤层决定采用放顶煤采煤方法前，就要进行可行性认证，并且从设备选型、采煤工艺和参数等方面尽量为今后的综放面安全生产创造良好的基础。煤层自燃是复杂的物理、化学变化过程，由于综采放顶煤生产过程的复杂性，造成影响煤炭自燃的各种因素在不断变化，使得防灭火工作的难度加大，很难用单项技术达到目的并取得良好效果，只有因地制宜地运用综合防灭火技术，刁能有效地控制综放面自燃火灾隐患，为实现矿井高产、高效、安全生产提供技术保障。
参考文献：
[1]戴广龙.复杂难采高瓦斯煤层简易放顶煤开采综合防灭火技术.研究中国安全科学学报，2004.7（2）
[2]余明高等.煤层自然发火期预侧的研究.中国矿业大学学报2001，30（4）：385-387
[关键词]煤自燃 高瓦斯煤层 火灾防治
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）08-268-01
引言
由于放顶煤开采生产能力大、采放高度大、煤尘多、瓦斯多，采场上复岩层运移规律特殊，给煤矿安全生产提出了更高的要求。其中由于煤层自燃发火造成综放面停产、低产的情况时有发生。根据资料统计，我国目前采用综放开采的工作面75%以上的煤层具有自燃性，严重地影响了矿井安全生产和综放开采技术的推广应用。
一、综放面开采存在的防火问题
（1）采高增加，采空区空间增人，顶板冒落后堆积厚度高，且顶、底板都可能丢煤。
（2）采空区的“两道”自燃发火隐患突出。综采放顶煤残留在老塘内的浮煤多，特别是靠“两道”侧面及两放煤口间的三角煤丢失严重矛丢煤也相对集中。
（3）煤层开采厚度大，煤层生产能力高，又增加了放顶工序，工作面推进速度缓慢。采空区浮煤与空气接触时间长，易于氧化积热自燃。
（4）采空区上部一旦发火难以接近不易处理，并且可随放顶煤向下滑落而蔓延。
（5）瓦斯释放强度有所增加。二由于上方煤体被整体破坏，瓦斯释放强度增大，并且瓦斯将伴随煤流由支架上方漏向工作面，通风效果不如普通综采。
二、煤层自然发火特点
煤能够自然发火是煤所具有的共性之一，只是不同的煤种具有不同的呈现，不同的条件具有不同的反映。一般认为，煤自燃发生的必要条件如下：
（1）具有自然发火倾向性的煤以粉煤或碎煤堆积状态存在，称为浮煤状态条件；
（2）存在适宜的通风供氧条件，称为氧气浓度分布条件；
（3）具有良好的蓄热环境条件：
（4）上述三个条件在同一地点必须同时存在足够长的时间，称为煤自然发火的时空条件。时空条件可以解释为浮煤分布区、高氧浓度区、易自燃风速区等三区必须重叠足够长的时间。煤自燃的发展，一般要经过三个时期：潜伏期、自热期和燃烧期。
三、综放面火灾防治措施
1、煤炭自燃的預测预报
依据煤炭自燃发展过程中表现出来的各种征兆，在自燃火灾形成以前作出预测预报，采取相应措施将火灾消灭在萌芽状态。预测预报的内容为火源位置、范围和自燃发展程度。一般采用气体分析法，样气通过人工或束管自动采样获得。淮南谢桥矿采用束管监测和红外测温仪检测，进行煤炭自燃的预测预报取得了较好的效果。
2、堵漏防灭火技术
采空区漏风易造成煤炭自燃，及时发现揣风通道、掌握漏风规律是堵漏的前提条件。谢桥矿通过阻力测定和释放SF6示踪气体检测漏风情况为堵漏提供了依据。采用喷涂材料封堵漏风通道是一种有效的防灭火途径。喷涂材料种类较多如：水泥砂浆、聚氨醋、水泥与石膏类膏体材料等。综放面顺槽高冒区的处理采用聚氨酷或高水速凝水泥封堵。
3、风压调节防灭火技术
风压调节目的就是要减少采空区漏风、延缓遗煤氧化过程、达到防灭火的效果。一般采用开区均压和闭区均压两类措施。开区均压采用调节风门均压、改变工作面通风系统调压和调节风门与局扇联合调压3种方法，做到合理均压配风。闭区均压是对己封闭区域进行均压，既可防止封闭区内煤炭自燃和有毒、有害气体溢出，又可加快封闭火区的熄火速度。一般采用调压气室、调压管路、调压风机和改变调整风流流动线路等办法。
4、注浆防灭火技术
注浆防灭火就是将水与不燃性固体材料按适当的比例配制成一定的浆液，利用注浆管送到指定地点。不燃性固体材料承担充填裂隙、隔断漏风、攫盖在遗煤表面隔绝空气与煤接触的作用。水不但是利用它的流动性搬运不燃性固体材料，同时也有降低遗煤热量作用.一般采用黄泥灌浆，为改变浆液的流动性和控制浆液脱水时间可掺加化学添加剂。注浆方式有工作面洒浆、预埋管路注浆、采空区灌浆、邻近采面或巷道钻孔注浆及地面钻孔注浆等。
5、注氮防灭火技术
理论和实践证明向综放面采空区注入氮气，使该区域成为氮气惰化带，就可达到防治火灾目的。谢桥矿建立了地面制氮站，将空气中的氮气分离后，经注氮系统将氮气注到综放面采空区。注氮方式可以根据需要采用24h连续注氮或间歇式注氮。注氮防灭火时，首先要考虑氮气的防泄漏问题，因此，结合封堵和均压技术同时使用效果好。
6、注凝胶防灭火技术
注凝胶防灭火是近几年发展的一种堵漏、灭火的高水防火火材料.在处理综放面顺槽高冒区的火灾时有独特的优势，同时在处理综放面自然发火时也有很好的作用。淮南张集矿和新集一矿综放面火区处理时，都采用了注凝胶的方法。采用的碳酸氢钱与水玻璃济液凝胶过程呈吸热反应，能对煤体起到降温作用。生成物为白色胶状体，胶体刚形成时有良好的流动性，可自动渗透到煤岩体裂隙、孔隙中，短时间后即成胶体状有效地封堵煤岩体裂隙、孔隙起到隔氧作用。由于注凝胶灭火效果明显，目前使川该技术的矿井越来越多。
7高瓦斯煤层自燃火灾防治技术的应用
高瓦斯煤层工作面一旦发生煤层自燃火灾，对整个矿井生产系统而言，造成的损失是不堪设想的，因此，必须迅速处理自燃隐患，避免自然火灾的发生。根据现场情况，1201（3）综放面采空区留有大量浮煤，在漏风严重的情况下，采空区浮煤极易自燃。由于常规的注水、灌浆、注阻化剂防灭火，液体沿着冲出的水沟下流难以扑灭深部、上部、顶部的浮煤自燃，并且水在火区汽化和分解的气体与采空区瓦斯、煤干馏气体混合，返回火区有可能会形成水煤气爆炸。而注氮窒息灭火周期长，高温点温度难以下降，而胶体材料在设定时间和范围内发生胶凝作用，有效地钝化煤表面活性基团，隔绝氧气，吸热降温，终止氧化，并能降低水煤气爆炸伤人危险。它具有灭火速度快、安全性好、火区启封时间短、复燃性低等特点。该技术对于巷道或工作面顶部、高处火灾防治效果很好。目前已在各矿局得到了广泛应用，取得了较好的效果。因此，针对1201（3）综放面的实际情况，我们以采用复合胶体防灭火技术为核心，其它防灭火技术相结合的综合防灭火技术。
结语
预防综放面自燃火灾十分重要。在开采煤层决定采用放顶煤采煤方法前，就要进行可行性认证，并且从设备选型、采煤工艺和参数等方面尽量为今后的综放面安全生产创造良好的基础。煤层自燃是复杂的物理、化学变化过程，由于综采放顶煤生产过程的复杂性，造成影响煤炭自燃的各种因素在不断变化，使得防灭火工作的难度加大，很难用单项技术达到目的并取得良好效果，只有因地制宜地运用综合防灭火技术，刁能有效地控制综放面自燃火灾隐患，为实现矿井高产、高效、安全生产提供技术保障。
参考文献：
[1]戴广龙.复杂难采高瓦斯煤层简易放顶煤开采综合防灭火技术.研究中国安全科学学报，2004.7（2）
[2]余明高等.煤层自然发火期预侧的研究.中国矿业大学学报2001，30（4）：385-387