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摘要：金能公司矿井可采煤层六层，经鉴定均具有煤尘爆炸性和煤层自燃发火倾向性，自燃发火等级为二级，其中主采煤层三、五、六层煤发火最为严重。经鉴定矿井为煤与瓦斯突出矿井，存在火与瓦斯并存的安全隐患。通过采取灌浆、注氮、注胶封堵等一系列综合防灭火技术，矿井自燃发火得到有效防治。
关键词：矿井 煤炭自燃发火 综合治理技术
金能公司矿2010年核定生产能力315.7万吨/年，实际生产能力达到308万吨。矿井可采煤层六层，五、七、九煤层为单一煤层，其它三个煤层为厚煤层。采煤方法为综采、综放。经过重庆煤科院的鉴定，矿井自燃发火等级为二级，其中三水平二层煤最短发火期77天，三层煤66天，五层煤29天，六层煤（顶）53天，六层煤（底）52天，七层煤47天，九层煤53天；四水平二层煤最短发火期64天，三层煤57天。煤尘爆炸指数为33.10-36.67%。矿井开采的六个煤层经鉴定都具有自燃发火倾向性。
1 矿井火灾综合分析
由于老采空区封闭不严，老空丢煤长期氧化造成浮煤自燃，在工作面回采过程中受采动影响，采空区顶板垮落产生裂隙与上覆或相邻老采空区构透，造成回采工作面上隅角、采空区出现高温甚至发火。
2 防治自燃发火技术
2.1 监测监控
①kj95N监测系统。利用该系统对工作面、上隅角、采空区等地点进行全方位监控，提高预测火灾的准确性。
②束管监测系统。利用束管监测系统对采空区、上隅角高顶等地点进行采样和分析，发现自燃发火隐患及早采取防火措施。
束管采样地点布置：工作面上隅角及回顺向采空区相隔30米共布置四个采样点，图1所示：
③人工检测。检测地点：煤巷高冒区、煤巷地质构造破坏区、溜煤眼、工作面上隅角、上隅角高顶、采后回风石门及工作面其它异常地点；气体成份：O2，CO，CH4，CO2等。
2.2 灌浆防灭火
黄泥灌浆是金能公司矿井预防煤层自燃发火的主要手段之一，灌入的泥浆能够隔绝空气，起到防止氧化，冷却煤体，堵塞漏风等作用，达到预防煤炭自燃的目的。
①材料配比。选用含沙量不超过30%的沙质黏土，土水比为1：（5～7）。
采空区灌浆所需土量用下式计算：
Qt1=k.m.L.H.C/100
式中：Qt1为灌浆用土量（m3）；m为煤层开采厚度（m）；L为灌浆区的走向长度（m）；C为煤炭回收率（%）；K为灌浆系数（K只能根据实际情况来确定，我矿根据多年灌浆的经验取0.01-0.006）。
灌浆用的水量Qw（m3）可按下式计算：Qw=Kw·Qc
式中Kw为考虑冲洗管道和跑浆的水量备用系数，取1.10-1.25。
②采空区预防性灌浆方法。随工作面推进的同时，工作面回顺埋管至采空30m，在石门安设浆管至采空，石门采过封闭后向采空区采保持有60m距离大量灌浆。
③采后石门封闭与灌浆封堵技术。采后石门及时严密封闭可减少采空区漏风供氧。两密闭之间设置措施管，进行黄泥灌浆或注胶，提高了封闭质量和密闭堵漏风效果。
2.3 注氮防灭火
采空区注入适量的氮气，则能迅速充满采空区氧化带的各个部位，降低采空区氧含量，惰化采空区，尤其是氮气比空气略轻，更能迅速降低采空区上部氧含量，有效抑制顶部浮煤自燃。
①注氮的技术要求。浓度≥97%，制氮机的出口压力大于0.5Mpa，出口氮气压力大于0.3Mpa。
②注氮方法。工作面采后石门设管注氮，向采空区施工钻孔注氮，注入点距工作面60-80m采空区。
③注氮方式。连续注氮：从工作面开始回采注氮，一直到工作面撤架完毕停注；间歇注氮：在工作面有发火征兆时开始注氮。
2.4 注胶封堵漏风技术
由于采动影响，巷道变形底鼓严重，造成密闭及围岩出现裂隙，向采空区漏风供氧以及采掘过程中出现煤巷高冒区、溜煤眼等均存在自然发火隐患。
①合成材料的防灭火机理。合成材料充填1号分为A、B两组料，按照1：1的比例混合后，由注浆泵靠矿用压风注入事先设计注浆孔进行充填，配用合成材料喷涂3号，有效地封堵漏风，使之达到杜绝漏风和隔氧灭火的目的。
②注胶孔的设置与压注过程。在预注区域中上部和顶部利用煤电钻沿着漏风发育空隙方向施工钻孔，孔径￠42mm，钻孔长度2-4m，钻孔间距1.5-2m。钻孔施工完毕，进料管口封堵器靠压风进行膨胀后对钻孔进行封孔。
2.5 均压、注水防灭火技术
①均压防灭火。均压通风的实质是通过调整通风网路和通风设施来改变通风压力的分布，实现均压场区进、回两侧压差减小或趋近于零，以减少漏风。
②注水防灭火。水渗透性墙，可以渗入煤壁，充满采空区，可以覆盖煤体，使着火煤体与氧气隔绝，消除供氧条件，使明火因缺氧而窒息，可以降低采空区温度，水遇热蒸发或液化，容易带走热量。
3 效果分析及创新点
3.1 效果分析
①采空区预防性灌浆及采后石门封闭、灌浆封堵技术效果分析。经封闭气密性测定，灌浆封堵前回风水平密
闭内外压差为14mmH2O，运顺水平密闭内外压差为5mmH2O，闭内氧气含量达18%左右，采空漏风较大，漏风不稳定，不利于防火。
②注氮防火效果分析。氮气不助燃，采空区注入大量的氮气，将氧气置换，容易使采空区氧气含量、瓦斯等有害气体浓度降低，惰化采空区，使氧气浓度低于12%，抑制自然发火。
③注胶封堵漏风技术效果分析。从应用过程来看，工艺简单，易操作。合成材料遇到高温成胶速度快，不流失，堵漏隔氧，可以渗入密闭墙体和周边围岩裂隙，致密性较好，能够很好地密封密闭墙体及周边巷道的漏风。
3.2 主要创新点
①采用双道密闭，闭间注凝胶，增加了采空区封闭的严密性，有效地阻止采空区的漏风。
②应用瑞琪米诺桦合成材料，封堵巷道裂隙以及局部高温点的治理，取得了良好的防灭火效果。
③各项防治技术优缺点互补，综合防治。
参考文献：
[1]赵亮，任晓东，薛永利.鲍店煤矿厚煤层采面回撤封闭期间防灭火技术研究[J].价值工程，2011（29）.
[2]柳杰.矿井防灭火技术的现状探究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（09）.
[3]邓凯，黄鹂，彭伟，李朝妹.矿井防灭火技术现状及研究[J].煤炭技术，2011（07）.
作者简介：闫生禄（1969-），男，宁夏石嘴山人，职位：通风主办，助理工程师，主要研究方向：煤矿安全管理方面技术。
关键词：矿井 煤炭自燃发火 综合治理技术
金能公司矿2010年核定生产能力315.7万吨/年，实际生产能力达到308万吨。矿井可采煤层六层，五、七、九煤层为单一煤层，其它三个煤层为厚煤层。采煤方法为综采、综放。经过重庆煤科院的鉴定，矿井自燃发火等级为二级，其中三水平二层煤最短发火期77天，三层煤66天，五层煤29天，六层煤（顶）53天，六层煤（底）52天，七层煤47天，九层煤53天；四水平二层煤最短发火期64天，三层煤57天。煤尘爆炸指数为33.10-36.67%。矿井开采的六个煤层经鉴定都具有自燃发火倾向性。
1 矿井火灾综合分析
由于老采空区封闭不严，老空丢煤长期氧化造成浮煤自燃，在工作面回采过程中受采动影响，采空区顶板垮落产生裂隙与上覆或相邻老采空区构透，造成回采工作面上隅角、采空区出现高温甚至发火。
2 防治自燃发火技术
2.1 监测监控
①kj95N监测系统。利用该系统对工作面、上隅角、采空区等地点进行全方位监控，提高预测火灾的准确性。
②束管监测系统。利用束管监测系统对采空区、上隅角高顶等地点进行采样和分析，发现自燃发火隐患及早采取防火措施。
束管采样地点布置：工作面上隅角及回顺向采空区相隔30米共布置四个采样点，图1所示：
③人工检测。检测地点：煤巷高冒区、煤巷地质构造破坏区、溜煤眼、工作面上隅角、上隅角高顶、采后回风石门及工作面其它异常地点；气体成份：O2，CO，CH4，CO2等。
2.2 灌浆防灭火
黄泥灌浆是金能公司矿井预防煤层自燃发火的主要手段之一，灌入的泥浆能够隔绝空气，起到防止氧化，冷却煤体，堵塞漏风等作用，达到预防煤炭自燃的目的。
①材料配比。选用含沙量不超过30%的沙质黏土，土水比为1：（5～7）。
采空区灌浆所需土量用下式计算：
Qt1=k.m.L.H.C/100
式中：Qt1为灌浆用土量（m3）；m为煤层开采厚度（m）；L为灌浆区的走向长度（m）；C为煤炭回收率（%）；K为灌浆系数（K只能根据实际情况来确定，我矿根据多年灌浆的经验取0.01-0.006）。
灌浆用的水量Qw（m3）可按下式计算：Qw=Kw·Qc
式中Kw为考虑冲洗管道和跑浆的水量备用系数，取1.10-1.25。
②采空区预防性灌浆方法。随工作面推进的同时，工作面回顺埋管至采空30m，在石门安设浆管至采空，石门采过封闭后向采空区采保持有60m距离大量灌浆。
③采后石门封闭与灌浆封堵技术。采后石门及时严密封闭可减少采空区漏风供氧。两密闭之间设置措施管，进行黄泥灌浆或注胶，提高了封闭质量和密闭堵漏风效果。
2.3 注氮防灭火
采空区注入适量的氮气，则能迅速充满采空区氧化带的各个部位，降低采空区氧含量，惰化采空区，尤其是氮气比空气略轻，更能迅速降低采空区上部氧含量，有效抑制顶部浮煤自燃。
①注氮的技术要求。浓度≥97%，制氮机的出口压力大于0.5Mpa，出口氮气压力大于0.3Mpa。
②注氮方法。工作面采后石门设管注氮，向采空区施工钻孔注氮，注入点距工作面60-80m采空区。
③注氮方式。连续注氮：从工作面开始回采注氮，一直到工作面撤架完毕停注；间歇注氮：在工作面有发火征兆时开始注氮。
2.4 注胶封堵漏风技术
由于采动影响，巷道变形底鼓严重，造成密闭及围岩出现裂隙，向采空区漏风供氧以及采掘过程中出现煤巷高冒区、溜煤眼等均存在自然发火隐患。
①合成材料的防灭火机理。合成材料充填1号分为A、B两组料，按照1：1的比例混合后，由注浆泵靠矿用压风注入事先设计注浆孔进行充填，配用合成材料喷涂3号，有效地封堵漏风，使之达到杜绝漏风和隔氧灭火的目的。
②注胶孔的设置与压注过程。在预注区域中上部和顶部利用煤电钻沿着漏风发育空隙方向施工钻孔，孔径￠42mm，钻孔长度2-4m，钻孔间距1.5-2m。钻孔施工完毕，进料管口封堵器靠压风进行膨胀后对钻孔进行封孔。
2.5 均压、注水防灭火技术
①均压防灭火。均压通风的实质是通过调整通风网路和通风设施来改变通风压力的分布，实现均压场区进、回两侧压差减小或趋近于零，以减少漏风。
②注水防灭火。水渗透性墙，可以渗入煤壁，充满采空区，可以覆盖煤体，使着火煤体与氧气隔绝，消除供氧条件，使明火因缺氧而窒息，可以降低采空区温度，水遇热蒸发或液化，容易带走热量。
3 效果分析及创新点
3.1 效果分析
①采空区预防性灌浆及采后石门封闭、灌浆封堵技术效果分析。经封闭气密性测定，灌浆封堵前回风水平密
闭内外压差为14mmH2O，运顺水平密闭内外压差为5mmH2O，闭内氧气含量达18%左右，采空漏风较大，漏风不稳定，不利于防火。
②注氮防火效果分析。氮气不助燃，采空区注入大量的氮气，将氧气置换，容易使采空区氧气含量、瓦斯等有害气体浓度降低，惰化采空区，使氧气浓度低于12%，抑制自然发火。
③注胶封堵漏风技术效果分析。从应用过程来看，工艺简单，易操作。合成材料遇到高温成胶速度快，不流失，堵漏隔氧，可以渗入密闭墙体和周边围岩裂隙，致密性较好，能够很好地密封密闭墙体及周边巷道的漏风。
3.2 主要创新点
①采用双道密闭，闭间注凝胶，增加了采空区封闭的严密性，有效地阻止采空区的漏风。
②应用瑞琪米诺桦合成材料，封堵巷道裂隙以及局部高温点的治理，取得了良好的防灭火效果。
③各项防治技术优缺点互补，综合防治。
参考文献：
[1]赵亮，任晓东，薛永利.鲍店煤矿厚煤层采面回撤封闭期间防灭火技术研究[J].价值工程，2011（29）.
[2]柳杰.矿井防灭火技术的现状探究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（09）.
[3]邓凯，黄鹂，彭伟，李朝妹.矿井防灭火技术现状及研究[J].煤炭技术，2011（07）.
作者简介：闫生禄（1969-），男，宁夏石嘴山人，职位：通风主办，助理工程师，主要研究方向：煤矿安全管理方面技术。