论文部分内容阅读
摘要 开滦荆各庄矿业公司为容易自然发火矿井，其中9煤层自然发火期仅为2个月，由于矿井开采到后期，多次复采煤层较多，各个采空区、老硐互相连通，给防治自然发火工作带来很大难度。通过对0090、0091、0092采空区自然发火隐患的综合治理，介绍了采取实时监测、示踪探测、喷浆堵漏、灌浆防火和均压灭火等综合治理措施，成功的消灭了自燃隐患，确保了矿井的安全生产。
关键词 采空区；自然发火；综合治理
中图分类号 TD752 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0112-02
荆各庄矿井于1958年兴建，1962年停建，1970年恢复建设，1979年建成投产，设计能力120万t/a，服务年限55.5a。1981年达产，1983年进行了环节改造，使产量逐年上升。可采煤层有9、11、12-1、12-2等4个煤层，均为容易自然发火煤层，9煤层自然发火期为2个月，11、12-1、12-2煤层自然发火期为8个月，矿井属Ⅰ级自然发火矿井。每年10月-3月份为发生自然发火多发期，发火区域多为采空区、老硐、断层构造带附近。
1 工作面概况
1092密闭位于-375水平火药库回风巷与0040回风巷之间，密闭内与老0091、0092、0090等9煤层采空区相连通，在回采0091后，采空区没有采取预防性注浆，密闭内部局部巷道未回撤，而且是断层点，裂隙发育，正处在-284主回风巷道，负压大，漏风通道多，长时间漏风为自然发火埋下了隐患，致使1092密闭内采空区发生自然发火。
2 自然发火情况
2012年9月24日通过安全监测监控系统发现-246总回风CO传感器数据呈现缓慢上升趋势，最高值达12ppm，后安排火检工立即对附近区域密闭、巷道展开摸排，25日八点班火检工检查1092密闭内时发现CO浓度为8000 ppm，风流当中CO浓度为24ppm。并伴随有呛人的气味。
3 CO的发生原因分析
3.1 煤层低温氧化
荆各庄矿业分公司9煤层2002年经河北理工学院鉴定为Ⅰ类发火煤层（煤层自燃倾向性鉴定结果如表1），比较容易在低温条件下氧化。0090、0091、0092采空区位于矿井总回风高负压区，加之回采结束后部分巷道未回撤，再加上采空区内多个采空区互相联通，存在多个漏风通道，供氧充分而热量无法带走，为煤体在低温情况下自然氧化提供了条件，致使密闭内出现CO，且温度不断升高。
3.2 示踪气体检测密闭漏风
由于该采空区通风系统复杂，漏风通道多，为此对1092密闭内和相关系统中的各密闭进、出风情况进行观测，采取示踪气体检测法寻找引起采空区自然发火的漏风通道，首先在进风侧密闭前连续释放四氟乙烷气体，通过冷媒监测仪在1092密闭前连续监测，具体观测结果如表2。
通过对0090采空区及相关系统各密闭进出风进行分析，可以确定漏风系统如下：
第一条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0090专回密闭。
第二条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0091采空区→1092密闭。
第三条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0092外风道密闭。
第四条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0091采空区→0092采空区→0092外风道密闭。
3.3 原因确定
综上可以看出，漏风通道的根源是0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭，经过分析第二条漏风通道是造成1092密闭内采空区出现CO的主要原因。
4 综合治理措施
4.1 喷浆堵漏风
由于1092密闭内存在0090、0091、0092采空区，无法确定自然发火的具体位置，但可以肯定的是0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭漏风是造成1092密闭内采空区出现自然发火的主要因素，所以采取对进风侧0090S皮带巷密闭、0090S轨道巷密闭回风侧1092密闭、0090专回、0092外风道密闭附近巷道进行喷浆堵漏风，共计喷浆150米，喷浆厚度100mm。
4.2 地面灌浆
为了消除1092密闭内采空区的发火隐患，采取对1092密闭、0090专回、0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭进行地面灌注粉煤灰、发泡剂，共计灌浆2000m3，发泡剂1000kg。
4.3 系统均压
调整1092区域的通风系统。在0090S皮带巷、轨道巷修建两组永久风门，将0092外风道4道风门减少为2道风门，扩大0092外风道风门调节口，将压力集中到进风侧，减小回风侧压力，调整0090S与1092密闭间的压差，形成系统均压室。1092密闭内采空区压差由以前的1000pa调整至200pa，有效的减少了0090S皮带巷、轨道巷密闭及1092密闭内采空区漏风。
4.4 设立观测点
为了能够及时对1092区域的观测和分析，在1092密闭前设置了负压传感器，安设了束管监测系统、CO传感器每班对各种气体参数进行实时监测。
在0092外风道均压气室设立了负压传感器，实时监测均压情况，每旬对该区域压力分布情况测定。
5 治理效果
通过以上措施的实施，1092密闭内采空区自然发火情况得到了有效治理，到2012年10月10日，密闭内及巷道风流中各种气体参数基本正常，测定参数如表3。
6 结束语
合理的通风系统是防治自然发火的基础，找准漏风系统是防治自然发火的关键，采取喷浆堵漏风、灌浆、系统均压等综合措施是防治自然发火的保障。采空区防治自然发火，必须经过详细的原因分析，根据具体情况采取有针对性的综合措施。
作者简介
齐兴奎（1964—），男，河北乐亭人，本科，工程师，1993年10月毕业于中矿函授采矿专业，现任开滦荆各庄矿业分公司安全副总工程师。
王海朋（1982—），男，河北唐海人，专科，技术员，2010年9月毕业于河北能源学院安全技术与监察专业，现任开滦荆各庄矿业分公司通防主管工程師。
关键词 采空区；自然发火；综合治理
中图分类号 TD752 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0112-02
荆各庄矿井于1958年兴建，1962年停建，1970年恢复建设，1979年建成投产，设计能力120万t/a，服务年限55.5a。1981年达产，1983年进行了环节改造，使产量逐年上升。可采煤层有9、11、12-1、12-2等4个煤层，均为容易自然发火煤层，9煤层自然发火期为2个月，11、12-1、12-2煤层自然发火期为8个月，矿井属Ⅰ级自然发火矿井。每年10月-3月份为发生自然发火多发期，发火区域多为采空区、老硐、断层构造带附近。
1 工作面概况
1092密闭位于-375水平火药库回风巷与0040回风巷之间，密闭内与老0091、0092、0090等9煤层采空区相连通，在回采0091后，采空区没有采取预防性注浆，密闭内部局部巷道未回撤，而且是断层点，裂隙发育，正处在-284主回风巷道，负压大，漏风通道多，长时间漏风为自然发火埋下了隐患，致使1092密闭内采空区发生自然发火。
2 自然发火情况
2012年9月24日通过安全监测监控系统发现-246总回风CO传感器数据呈现缓慢上升趋势，最高值达12ppm，后安排火检工立即对附近区域密闭、巷道展开摸排，25日八点班火检工检查1092密闭内时发现CO浓度为8000 ppm，风流当中CO浓度为24ppm。并伴随有呛人的气味。
3 CO的发生原因分析
3.1 煤层低温氧化
荆各庄矿业分公司9煤层2002年经河北理工学院鉴定为Ⅰ类发火煤层（煤层自燃倾向性鉴定结果如表1），比较容易在低温条件下氧化。0090、0091、0092采空区位于矿井总回风高负压区，加之回采结束后部分巷道未回撤，再加上采空区内多个采空区互相联通，存在多个漏风通道，供氧充分而热量无法带走，为煤体在低温情况下自然氧化提供了条件，致使密闭内出现CO，且温度不断升高。
3.2 示踪气体检测密闭漏风
由于该采空区通风系统复杂，漏风通道多，为此对1092密闭内和相关系统中的各密闭进、出风情况进行观测，采取示踪气体检测法寻找引起采空区自然发火的漏风通道，首先在进风侧密闭前连续释放四氟乙烷气体，通过冷媒监测仪在1092密闭前连续监测，具体观测结果如表2。
通过对0090采空区及相关系统各密闭进出风进行分析，可以确定漏风系统如下：
第一条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0090专回密闭。
第二条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0091采空区→1092密闭。
第三条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0092外风道密闭。
第四条：0090S皮带巷密闭（0090S轨道巷密闭）→0090采空区→0091采空区→0092采空区→0092外风道密闭。
3.3 原因确定
综上可以看出，漏风通道的根源是0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭，经过分析第二条漏风通道是造成1092密闭内采空区出现CO的主要原因。
4 综合治理措施
4.1 喷浆堵漏风
由于1092密闭内存在0090、0091、0092采空区，无法确定自然发火的具体位置，但可以肯定的是0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭漏风是造成1092密闭内采空区出现自然发火的主要因素，所以采取对进风侧0090S皮带巷密闭、0090S轨道巷密闭回风侧1092密闭、0090专回、0092外风道密闭附近巷道进行喷浆堵漏风，共计喷浆150米，喷浆厚度100mm。
4.2 地面灌浆
为了消除1092密闭内采空区的发火隐患，采取对1092密闭、0090专回、0090S皮带巷、0090S轨道巷密闭进行地面灌注粉煤灰、发泡剂，共计灌浆2000m3，发泡剂1000kg。
4.3 系统均压
调整1092区域的通风系统。在0090S皮带巷、轨道巷修建两组永久风门，将0092外风道4道风门减少为2道风门，扩大0092外风道风门调节口，将压力集中到进风侧，减小回风侧压力，调整0090S与1092密闭间的压差，形成系统均压室。1092密闭内采空区压差由以前的1000pa调整至200pa，有效的减少了0090S皮带巷、轨道巷密闭及1092密闭内采空区漏风。
4.4 设立观测点
为了能够及时对1092区域的观测和分析，在1092密闭前设置了负压传感器，安设了束管监测系统、CO传感器每班对各种气体参数进行实时监测。
在0092外风道均压气室设立了负压传感器，实时监测均压情况，每旬对该区域压力分布情况测定。
5 治理效果
通过以上措施的实施，1092密闭内采空区自然发火情况得到了有效治理，到2012年10月10日，密闭内及巷道风流中各种气体参数基本正常，测定参数如表3。
6 结束语
合理的通风系统是防治自然发火的基础，找准漏风系统是防治自然发火的关键，采取喷浆堵漏风、灌浆、系统均压等综合措施是防治自然发火的保障。采空区防治自然发火，必须经过详细的原因分析，根据具体情况采取有针对性的综合措施。
作者简介
齐兴奎（1964—），男，河北乐亭人，本科，工程师，1993年10月毕业于中矿函授采矿专业，现任开滦荆各庄矿业分公司安全副总工程师。
王海朋（1982—），男，河北唐海人，专科，技术员，2010年9月毕业于河北能源学院安全技术与监察专业，现任开滦荆各庄矿业分公司通防主管工程師。