[摘 要]介绍了姚桥煤矿7011综放面大倾角俯采期间采空区煤炭自然发火防治情况，简述了综采放顶煤工艺特点及煤炭自燃理论，分析了综放面俯采及7煤和8煤联采时采空区遗煤发火原因，详细论述了综放面俯采防治煤炭自燃的综合措施，为今后类似综放面俯采期间的防灭火提供参考。
　　[关键词]综放面；煤炭自燃；防灭火；采空区；U型漏风
　　中图分类号：TD75+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0250-01
　　1.概况
　　姚桥矿7011综放面位于中央采区下部，东北为袁堂断层防水煤柱线，西南为中央采区下山，东南为7009采空区。工作面标高为-683.7 m～-857.4m，走向水平长度为2400m，设计倾向水平长度189m，工作面煤层倾角在5°～20°，平均倾角12°。工作面直接顶泥岩平均厚度为1.24m，砂质泥岩平均厚度为4.80m；老顶为细砂岩，平均厚度为5.20m，直接底为泥岩、砂质泥岩，平均厚度为1.00m。工作面揭露影响回采的断层12条，11条正断层，1条逆断层，走向为北东向或近南北向。其中落差小于5m的断层8条，对工作面的回采影响较大；大于5m的断层4条，对回采影响比较大。该工作面沿走向布置二条巷道，其中回风巷（溜子道）布置在-857.4m位置，进风巷（材料道）布置在-683.7m位置。该面为U型通风系统，采用下行通风。
　　开始回采时距切眼660m～800m范围内工作面7煤与8煤层间距为0.3m～3.6m，平均厚1.0m。7煤厚5.0m～6.0m，平均厚5.7m ；8煤厚0m～4.8m，平均厚4.3m。由于7煤和8煤的層间距较小，因此两煤层采用综放联采的方式进行开采，两煤层结构均简单，都具有自燃发火倾向性，发火期小于6个月，历年最短自然发火期为26天，煤尘具有强烈爆炸危险性。因此存在自燃发火隐患，必须加强监测监控。
　　2.综放技术特点及煤炭自燃理论
　　⑴ 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。
　　⑵燃烧的三个必要条件：①有可燃物。这里指处于破碎状态并和空气接触的煤；②有助燃物。这里指一定浓度的氧，空气中氧的浓度要在12%以上；③有火源。指煤堆积在一起产生大量的热使煤的温度升高达到燃点。煤炭发生燃烧三个条件缺一不可。
　　⑶进行综合防灭火的三个思考方向：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。
　　3.发火原因分析
　　⑴由于煤炭自燃发火期短，地压大，且回采方法为大倾角俯采，给煤炭防治自燃带来了极大困难。
　　⑵由于7煤和8煤之间的层间距较小，综放面回采时采用两层煤联采的方式推进，采煤机每割一刀煤，两层煤同时冒落时落煤量很大。又由于皮带运输量的限制，人工放煤时速度变慢，因此综放面日推进速度变慢。当自燃危险区宽度除以日推进度之值大于自燃发火期时，采空区的煤炭自燃会造成综放面CO气体升高，会严重威胁综放面工作人员的生命安全。
　　⑶采空区丢煤自燃供氧条件好。俯采工作面由于其回采方向是由高处向低处推采，采空区位于工作面上部，在回采过程中，进入采空区的漏风风流在进风巷风流速压、矿井负压和空气的自身升腾力的作用下，空气进入采空区的深度较仰采面要大，且俯采面采空区不宜积水，空气干燥，使采空区内的丢煤容易产生氧化反应。
　　⑷由于7煤和8煤联采，平均回采率86%以上，因此采空区内遗留了大量煤炭，特别是材料道和溜子道的煤炭无法回收，全部丢进采空区，这样就为采空区发火提供可燃能源。
　　⑸采空区丢煤自燃积聚热量条件好。俯采工作面采空区内的丢煤在氧化过程中生成的热量在其热膨胀和上升力的作用下，易于积存在采空区为煤炭自燃创造条件。
　　⑹当综放面过断层时，为了避免采煤机割过多岩石，既丟底煤，又丢顶煤，因此大量煤炭丢进采空区；过断层时，推进速度慢，加上支架上部顶煤破碎，接触氧气的面积增大，从而为煤炭自燃提供充分条件。
　　⑺由于7煤和8煤联采，综放面供风量加大，风压变大，向采空区漏风量也加大，这就为采空区煤炭自燃提供充足的氧气条件。
　　⑻在综放面掘进期间，上下两道遗留多个高冒区，当综放面回采到高冒区时，顶板支护困难，高冒区顶板填充喷浆密闭层被破坏，因此高冒区的煤炭氧化会加速。
　　⑼采空区注浆措施不易实施。工作面俯采期间，在进行采空区注浆时，其注浆量一旦大于采空区承受能力，就会发生泥浆淹工作面事故，采空区注浆存留不住泥浆水，只能覆盖采空区地板小范围丢煤，采空区大量的顶板落煤得不到泥浆覆盖。
　　4.综放面俯采防治煤炭自燃的综合措施
　　4.1 堵截采空区内部漏风
　　⑴在综放面上隅角挂挡风幛，要求贴帮贴顶，下隅角设置导风幛，工作面推进时，挡风幛和导风幛必须及时移挪，减少向采空区漏风，也就减缓采空区内遗留煤炭的氧化速度。
　　⑵在综放面上、下隅角用鱼磷袋装粉煤灰砌阻燃墙，在墙面上喷快速密闭堵漏风，再向墙内压注MEA-1糊状防灭火材料堵漏风。改变“三带”的范围和供氧条件，使氧化带提前进入窒息带。
　　4.2 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。
　　4.3 向采空区注胶泥，抑制煤炭自燃
　　从材料道预先埋好的一趟4吋注浆管路向采空区注胶泥（黄土与水在一个池子混合，水玻璃和偏铝酸钠在另一个池子混合，都同时自地面注入同一注浆管的合成物），可降低采空区煤炭自燃速度。 　　4.4 向采空区黄泥灌浆措施的实施
　　向采空区灌浆也是一种行之有效的防灭火措施。对俯采工作面采空区灌浆，采空区无法存留泥浆的困难，采区预埋管灌浆方法，即在采空区切眼处埋设灌浆管路，灌浆管路与工作面等长，管路每隔15m设一个出浆口，出浆口按浆体流动方向由小变大，直径由50mm～100mm不等，利用地面，结合大倾角俯采面的实际情况，泥浆水土比配制为5：1，同时在泥浆中加入15%～20%左右的阻化剂，使泥浆灌入采空区后，部分水分分离出以后，而混有阻化剂的黄泥浆保存在采空区，覆盖在采空区遗煤上，起到阻化、覆盖和增加采空区适度作用。为防止灌浆管路内的空气在灌浆过程中挤压冲入采空区，形成采空区丢煤自燃的供氧来源，在工作面超前控制范围内设置了一个三通放气阀，三通放氣阀后部设置一个截止阀门。在灌浆时先关闭截止阀门，打开三通气阀，浆体由地面灌浆池通过灌浆管路向工作面流动过程中，灌浆管路中的空气被放出，三通放气阀见泥浆后立即关闭，并立即打开截止阀，工作面开始正式灌浆。
　　4.5 向采空区压注CO2阻化泡沫，降低氧含量
　　利用溜子道事先已经预埋好的一趟4吋管路向采空区压注CO2阻化泡沫（CO2、水、以及MEA发泡剂通过专用发泡装置发泡形成的高分子阻化泡沫）。使采空区遗留煤被CO2阻化泡沫覆盖，采空区气体压力增大，减少新鲜空气进入采空区，大大降低了采空区气体中氧气的含量。7011综放面压注CO2系统图如图1：
　　4.6 监测监控系统的应用
　　利用本矿已建立的“KJ65矿井安全监控系统”与人工检测相结合的办法，积极开展有害气体预测预报工作。KJ65矿井安全监控系统每天24小时不间断地监测工作面的CH4、CO等有害气体情况，无论在矿井瓦斯管理还是在矿井防止煤炭自燃管理中均起到积极作用，收到了显著效果。而人工检测是在工作面埋设束管，每天对束管内有害气体进行检查。发现有害气体超限地点，及时人工取样，上井后利用色谱仪进行气体分析，发现隐患及时制订措施进行处理。为矿井防灭火工作总结全面准确的技术资料奠定了基础。
　　5、结语
　　⑴在综放面采空区周边始终存在一条U型漏风通道，极易引起采空区遗煤自燃，俯采时堵截漏风通道最有效措施是预先埋管，待管路埋入采空区后压注CO2阻化泡沫。
　　⑵在工作面上下隅角建筑阻燃墙，使自燃危险区宽度变窄。在采空区未发生煤炭自燃之前，采取这些措施能有效地预防采空区煤炭自燃。所以，采空区防灭火应加大投入，以预防为主，可以取得事半功倍的效果。
　　⑶当综放面推进时，若切断了采空区U型漏风带漏风，只要保证自燃危险区宽度除以日推进度之值小于自燃发火期，采空区煤炭就不会自燃，此时可采用加快推进速度的方法防治采空区煤炭自然发火。若不切断采空区U型漏风区漏风，即使加快推进速度，深部采空区遗煤仍会自燃。
　　作者简介
　　陆祖和（1962-），男，上海市人，大学本科毕业，高级工程师，现任上海能源大屯煤电股份公司姚桥煤矿安全矿长。