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摘 要：综采放顶煤技术具有生产效率高、巷道掘进率低、搬家次数少、地质条件适应性强、易于实现单机单面高产、材料投入少、生产成本低等优点。近十年在南山矿井下原煤生产中大力推广使用，实现了矿井的高产高效。本文就综放工作面防治煤层及采空区自燃发火技术的理论及实践作一个深入讨论。
关键词：综采放顶煤技术、煤炭的自然、燃烧的必要条件、均压防灭火、灌浆注沙封闭
中图分类号：TS108.8
一、综采放顶煤技术的工艺特点及煤炭自燃理论
综采放顶煤技术是一种在厚煤层中，沿煤层底部布置一个长壁综采工作面用常规方法进行回采，利用矿压为主，人工松动为辅的方法使支架上方的顶煤破碎后经由支架后方放出，通过刮板输送机运出工作面的采煤技术。
综采放顶煤技术主要有如下工艺特点：1、采机及矿压辅以人工松动落煤；2采机及矿压落煤直接装煤，人工清扫浮煤。3、刮板运输机结合胶带运输机运煤。4、综放专用支架辅以端头支架及π型钢梁迈步抬棚支护顶板。5、采空区处理采用全部垮落法。同时，综放技术具有设备较大较沉重、搬家倒面困难及成本较高等特点。如果综采工作面发生火灾，将会造成大量的生产设备及成本投入的损失。因此，综采工作面采取综合防灭火措施有着重要的意义。
燃烧的三个必要条件：有可燃物；有助燃物；有火源。煤炭发生燃烧三个条件缺一不可。因此如何进行综合防灭火应主要基于以下三个思考方向：1、减少处于破碎状态并和空气接触的煤。2、降低与煤接触的空气中氧的浓度。3、控制产生自热的煤体温度在燃点以下。
南山矿煤层的自然发火期一般为1～3个月，最快18天井下煤层发生自燃。因此综放工作面综合防灭火应在工作面设计、生产技术措施、生产人员管理等几个环节上下功夫，根据现场实际情况，结合综放技术的工艺特点，采取多种不同的防灭火措施，延长工作面未采煤层和采空区留煤的自然发火期。
二、综合防灭火技术措施的种类
1、减少和空气接触的煤有以下几种方法；
⑴、应采用放顶煤性能最好的支架。这样既可提高原煤采出率，减少煤炭资源的浪费，又可尽量避免采空区留煤，降低采空区留煤自燃的危险，切实地保障生产的安全。
南山矿通过比较高、中、低位放顶煤技术的优缺点，决定采用低位放顶煤技术，2013年引进了山东煤机厂生产的ZF1000/18/32型低位放顶煤支架，替换了原来使用的C45型中位放顶煤支架，顶煤冒落效果非常好，既提高了原煤回采率，提高了煤炭产量，也减少了采空区留煤，降低了采空区留煤自燃发火的危险，保障了生产的安全。
⑵、采掘巷道分段掘送，减短煤的暴露区域。综放工作面的主要运输巷、主要回风巷都应采取在煤层底板岩石中掘进的方法，分段掘送入风反上、回风反上揭煤，再分别掘进煤平巷与切眼勾通。这样可使整个煤层暴露在巷道中的区域最短，在煤巷中所暴露煤体的生产周期短于煤的自然发火期，从而防止整个块段煤氧化发热生温达到着火点。这种方法适用于整个工作面生产周期较长，而煤的自然发火期较短的煤层。
⑶、两巷喷碹处理。综放面的运输、回风两条煤平巷中对所暴露煤壁进行喷碹处理，使用材料为水、水泥、沙子，比为1：1：2.5。喷碹厚度10cm，减少与空气接触煤的面积，防止煤与空气接触氧化生温发热达到着火点。
这三种防灭火的措施都是防止或避免煤体过多的暴露在空气中，从而造成煤体的氧化生温达到着火点发生自燃的现象，是通过生产实践而总结出来的符合实际生产的防灭火技术措施。
2、从降低与煤接触空气中氧浓度的思考方向来考虑，有以下几种方法：
⑴、短壁布置工作面。由于南山矿综放工作面采用“U+L”型或“E”型或“E+L”型通风系统。对于这几种通风系统的采空区，按漏风大小和留煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：冷却带、氧化带、窒息带。
根据南山矿的井下地质条件和生产实践经验，南山矿井所贮煤层的三带划分分别为冷却带：3～15m；氧化带：5～20m；窒息带：20m以上。南山矿煤层的自然发火期为1～3个月，为了确保采空区留煤能够在煤的自然发火期内进入窒息带，从而保证采空区留煤不发生自燃，因此确定工作面向前推进速度应大于30m/月，根据所引进综采设备的生产能力，确定综放工作面长度最长不能超过155m，以100～120m为宜，根据煤层的实际自然发火期来确定。
⑵、均压防灭火。从理论上来说，在“U”型通风系统下，工作面进风侧与回风侧的风压差的大小，决定了通过工作面的风流风速的大小，而通过工作面风流风速的大小决定了工作面向采空区漏风的速度。
2012年南山矿综采二队，回采的盆底区18层四分段就采取使用这种防火、防尘措施，效果较为理想。
⑶、采后及时灌浆注沙封闭。当工作面进入到收尾阶段前，在回风道预埋管路。或采取随采随灌的方式，通过预埋管路向采空区灌浆注沙。粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入到采空区里，浆液充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，降低氧气的浓度，减少采空区留煤与氧气接触的机会，从而达到 防灭火的目的。南山矿使用材料主要为电厂飞灰。
3、从控制煤体产生自热的温度在着火点以下，使煤体降温主要有以下技术措施：
⑴、煤体两巷注水降温。南山矿两个综采区成立了专门的注水队，由区技术通风区长负责管理，在上、下两巷中用ZY-275液压钻机向工作面及两巷顶板煤层打钻注水，既可以实现软化煤体、降低煤尘、提高煤的采出率的目的，也可以使煤体降温，控制煤体温度在着火点以下，从而延长煤的自然发火期。在综采一队回采的盆底区15层三分段曾经连续扑灭两巷煤体中9个高温点。这种方法成本低、效果好，在煤矿生产中广为应用，实际效果非常理想。
⑵、放顶线喷雾降温，或喷洒阻化剂。在南山矿低位放顶煤支架后部，装设有喷雾器，通过喷雾器可以对冒落的顶煤和采空区留煤进行除尘和湿润处理、喷洒阻化剂（主要成分为MgCl2）。同时实现防尘和防灭火两项内容。此种方法在近几年的综放工作面广为应用，效果较好。
三、综放工作面开展综合防灭火工作应抓好的几个环节
1、应抓好工作面设计环节。在技术人员开始对综放工作面进行设计时，应当根据工作面所处的地质条件，合理地布置巷道。同时根据具体的工作环境，选用多种综合防灭火技术措施。科学地拟出措施的执行方案，将措施的执行方案落实到实际生产中。
2、应抓好综合防灭火技术措施的执行和管理。在正常生产过程中，应该按照作业规程和措施所拟出的措施执行方案严格地执行，采区领导班子作好日常的监督管理工作，保证每个方案都能得到很好地落实。
3、应大力做好职工的安全防火思想教育。做好职工的安全防火思想教育，提高职工的思想认识，工作的责任心和综合素质，只有职工的素质提高了，才能确保能正确执行技术措施的内容。
目前就南山矿的煤炭生产来说，综放工作面所生产出的原煤产量占全矿原煤煤总产量的90%以上，并且，由于综放设备投资巨大，生产效率较高，产量较大，还有很多辅助单位专门为综放工作面的生产提供服务。因此能否确保综放工作面正常安全地生产，关系着全矿煤炭生产的大局。
因此，我们要在具体生产过过程中不断地实践、探索、总结，提高和改进现有综合防灭火技术措施的执行效果，不断地更新综放工作面综合防灭火新的技术措施。为保证综放工作面能够安全正常地生产，为全矿的煤炭生产做出我们自己的贡献。
作者简介：秦志龙（1969年—），男，大专学历，技术员，2006年毕业于黑龙江省鹤矿集团职工大学，现在龙煤鹤岗分公司南山矿二开区从事技术工作。
关键词：综采放顶煤技术、煤炭的自然、燃烧的必要条件、均压防灭火、灌浆注沙封闭
中图分类号：TS108.8
一、综采放顶煤技术的工艺特点及煤炭自燃理论
综采放顶煤技术是一种在厚煤层中，沿煤层底部布置一个长壁综采工作面用常规方法进行回采，利用矿压为主，人工松动为辅的方法使支架上方的顶煤破碎后经由支架后方放出，通过刮板输送机运出工作面的采煤技术。
综采放顶煤技术主要有如下工艺特点：1、采机及矿压辅以人工松动落煤；2采机及矿压落煤直接装煤，人工清扫浮煤。3、刮板运输机结合胶带运输机运煤。4、综放专用支架辅以端头支架及π型钢梁迈步抬棚支护顶板。5、采空区处理采用全部垮落法。同时，综放技术具有设备较大较沉重、搬家倒面困难及成本较高等特点。如果综采工作面发生火灾，将会造成大量的生产设备及成本投入的损失。因此，综采工作面采取综合防灭火措施有着重要的意义。
燃烧的三个必要条件：有可燃物；有助燃物；有火源。煤炭发生燃烧三个条件缺一不可。因此如何进行综合防灭火应主要基于以下三个思考方向：1、减少处于破碎状态并和空气接触的煤。2、降低与煤接触的空气中氧的浓度。3、控制产生自热的煤体温度在燃点以下。
南山矿煤层的自然发火期一般为1～3个月，最快18天井下煤层发生自燃。因此综放工作面综合防灭火应在工作面设计、生产技术措施、生产人员管理等几个环节上下功夫，根据现场实际情况，结合综放技术的工艺特点，采取多种不同的防灭火措施，延长工作面未采煤层和采空区留煤的自然发火期。
二、综合防灭火技术措施的种类
1、减少和空气接触的煤有以下几种方法；
⑴、应采用放顶煤性能最好的支架。这样既可提高原煤采出率，减少煤炭资源的浪费，又可尽量避免采空区留煤，降低采空区留煤自燃的危险，切实地保障生产的安全。
南山矿通过比较高、中、低位放顶煤技术的优缺点，决定采用低位放顶煤技术，2013年引进了山东煤机厂生产的ZF1000/18/32型低位放顶煤支架，替换了原来使用的C45型中位放顶煤支架，顶煤冒落效果非常好，既提高了原煤回采率，提高了煤炭产量，也减少了采空区留煤，降低了采空区留煤自燃发火的危险，保障了生产的安全。
⑵、采掘巷道分段掘送，减短煤的暴露区域。综放工作面的主要运输巷、主要回风巷都应采取在煤层底板岩石中掘进的方法，分段掘送入风反上、回风反上揭煤，再分别掘进煤平巷与切眼勾通。这样可使整个煤层暴露在巷道中的区域最短，在煤巷中所暴露煤体的生产周期短于煤的自然发火期，从而防止整个块段煤氧化发热生温达到着火点。这种方法适用于整个工作面生产周期较长，而煤的自然发火期较短的煤层。
⑶、两巷喷碹处理。综放面的运输、回风两条煤平巷中对所暴露煤壁进行喷碹处理，使用材料为水、水泥、沙子，比为1：1：2.5。喷碹厚度10cm，减少与空气接触煤的面积，防止煤与空气接触氧化生温发热达到着火点。
这三种防灭火的措施都是防止或避免煤体过多的暴露在空气中，从而造成煤体的氧化生温达到着火点发生自燃的现象，是通过生产实践而总结出来的符合实际生产的防灭火技术措施。
2、从降低与煤接触空气中氧浓度的思考方向来考虑，有以下几种方法：
⑴、短壁布置工作面。由于南山矿综放工作面采用“U+L”型或“E”型或“E+L”型通风系统。对于这几种通风系统的采空区，按漏风大小和留煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：冷却带、氧化带、窒息带。
根据南山矿的井下地质条件和生产实践经验，南山矿井所贮煤层的三带划分分别为冷却带：3～15m；氧化带：5～20m；窒息带：20m以上。南山矿煤层的自然发火期为1～3个月，为了确保采空区留煤能够在煤的自然发火期内进入窒息带，从而保证采空区留煤不发生自燃，因此确定工作面向前推进速度应大于30m/月，根据所引进综采设备的生产能力，确定综放工作面长度最长不能超过155m，以100～120m为宜，根据煤层的实际自然发火期来确定。
⑵、均压防灭火。从理论上来说，在“U”型通风系统下，工作面进风侧与回风侧的风压差的大小，决定了通过工作面的风流风速的大小，而通过工作面风流风速的大小决定了工作面向采空区漏风的速度。
2012年南山矿综采二队，回采的盆底区18层四分段就采取使用这种防火、防尘措施，效果较为理想。
⑶、采后及时灌浆注沙封闭。当工作面进入到收尾阶段前，在回风道预埋管路。或采取随采随灌的方式，通过预埋管路向采空区灌浆注沙。粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入到采空区里，浆液充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，降低氧气的浓度，减少采空区留煤与氧气接触的机会，从而达到 防灭火的目的。南山矿使用材料主要为电厂飞灰。
3、从控制煤体产生自热的温度在着火点以下，使煤体降温主要有以下技术措施：
⑴、煤体两巷注水降温。南山矿两个综采区成立了专门的注水队，由区技术通风区长负责管理，在上、下两巷中用ZY-275液压钻机向工作面及两巷顶板煤层打钻注水，既可以实现软化煤体、降低煤尘、提高煤的采出率的目的，也可以使煤体降温，控制煤体温度在着火点以下，从而延长煤的自然发火期。在综采一队回采的盆底区15层三分段曾经连续扑灭两巷煤体中9个高温点。这种方法成本低、效果好，在煤矿生产中广为应用，实际效果非常理想。
⑵、放顶线喷雾降温，或喷洒阻化剂。在南山矿低位放顶煤支架后部，装设有喷雾器，通过喷雾器可以对冒落的顶煤和采空区留煤进行除尘和湿润处理、喷洒阻化剂（主要成分为MgCl2）。同时实现防尘和防灭火两项内容。此种方法在近几年的综放工作面广为应用，效果较好。
三、综放工作面开展综合防灭火工作应抓好的几个环节
1、应抓好工作面设计环节。在技术人员开始对综放工作面进行设计时，应当根据工作面所处的地质条件，合理地布置巷道。同时根据具体的工作环境，选用多种综合防灭火技术措施。科学地拟出措施的执行方案，将措施的执行方案落实到实际生产中。
2、应抓好综合防灭火技术措施的执行和管理。在正常生产过程中，应该按照作业规程和措施所拟出的措施执行方案严格地执行，采区领导班子作好日常的监督管理工作，保证每个方案都能得到很好地落实。
3、应大力做好职工的安全防火思想教育。做好职工的安全防火思想教育，提高职工的思想认识，工作的责任心和综合素质，只有职工的素质提高了，才能确保能正确执行技术措施的内容。
目前就南山矿的煤炭生产来说，综放工作面所生产出的原煤产量占全矿原煤煤总产量的90%以上，并且，由于综放设备投资巨大，生产效率较高，产量较大，还有很多辅助单位专门为综放工作面的生产提供服务。因此能否确保综放工作面正常安全地生产，关系着全矿煤炭生产的大局。
因此，我们要在具体生产过过程中不断地实践、探索、总结，提高和改进现有综合防灭火技术措施的执行效果，不断地更新综放工作面综合防灭火新的技术措施。为保证综放工作面能够安全正常地生产，为全矿的煤炭生产做出我们自己的贡献。
作者简介：秦志龙（1969年—），男，大专学历，技术员，2006年毕业于黑龙江省鹤矿集团职工大学，现在龙煤鹤岗分公司南山矿二开区从事技术工作。