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【摘要】综放工作面采空区遗煤自燃综合防治是一项系统工程，涉及采煤、瓦斯与火耦合、通风管理、监测监控等诸多领域，是“一通三防”重要工作内容之一。通过对综放工作面采空区各个时期煤自燃必备因素分析，针对性地给出各项防治技术及实施方法，常规技术与先进技术合理搭配、优势互补。该项技术指导理论和技术实施方案已在众多矿井得到了成功实践，并在实现工作面顺利回采的同时确保了矿井较好的经济和社会效益。
【关键词】综放工作面；回采；遗煤自燃；综合防灭火技术
煤炭自燃是我国煤矿主要灾害之一，由其引起的矿井火灾占矿井火灾总数的90%以上，其中发生在采空区的自燃占煤炭自燃总数的60%。近年来，综采放顶煤技术在井工开采厚煤层中得到了广泛应用，大幅提高了采煤效率，带来了较好的经济效益； 但此采煤方法垮落空间大、漏风严重、采空区遗煤多，并且采放交替造成工作面推进速度相对缓慢，从而导致采空区遗煤自燃危险性加大，严重威胁着综采工作面的安全高效开采。为了防治煤炭自燃，近年来国内外在原有常规技术（均压、堵漏风、灌浆、注惰气、喷洒阻化剂等）基础上不断探索开创了许多新的防灭火技术，目前较为成熟的技术有凝胶、高分子复合胶体、固化泡沫、三相泡沫等。但这些防灭火技术都不完全具有普适性，各有优缺点，存在时空上的局限性。在工作面回采过程中，采空区遗煤自燃危险形势是动态变化的，应根据不同时期的特点，结合各项技术的适用条件，优势互补、主次分明，针对性地采取综合防灭火技术，从而确保工作面的顺利回采。
1、煤自燃理论
煤自燃是煤氧化蓄热，煤温达到着火点后着火的一种燃烧现象，其发生过程是煤氧化蓄热和环境散热矛盾运动的过程。煤炭自然发火过程是煤氧复合、自由基链式反应的过程，大体可分为潜伏期、自热期和燃烧期3个阶段。煤自燃是多因素共同作用的结果，必须同时具备4个条件：具有自燃倾向性的煤呈破碎状态堆积、连续供氧、蓄热环境、时间。采空区遗煤自燃与浮煤厚度、含氧量、漏风孔隙率和浮煤温度等因素密切相关。
2、现有采空区遗煤自燃防治技术
随着科学技术的不断发展，越来越多的先进防灭火技术在煤矿开采过程中得以应用，对保证矿井安全生产起到了不可或缺的作用。各项防灭火技术的作用机理不近相同，并且都存在各自的优缺点。在综放工作面回采的不同时期，根据采空区的客观形势，辩证分析各项防治技术的适用条件，有的放矢地选择实施，保证工作面在高效生产的同时满足技术先进、安全可靠、经济合理的要求。
3、综放工作面不同回采时期的防灭火技术
3.1初采阶段
初采阶段顶板悬露较完整，变形较小，移架后仅少部分顶煤垮落，大部分悬空不垮，工作面开采初期难以放顶煤，从而使得开切眼处遗煤多； 综放工作面开切眼断面大，受矿压影响煤体易压裂破碎，形成漏风供氧和蓄热环境； 综放支架设备安装时间相对较长，初采阶段系统还处于磨合期，工作面推进速度迟缓。
由于初采阶段形成的采空区范围比较小且压实程度低，灌浆难以在采空区积存而是沿阻力较小的通道流向工作面，注惰气易随风流散失。此阶段切眼处煤的自燃主要由漏风供氧决定，因此防治技术应以堵漏为主。胶体防灭火技术具有堵漏、降温和固结水性能，能够解决浆液流失问题。在工作面上下端头堆砌沙袋墙，然后通过插管、预埋管或钻孔向切眼两巷灌注胶体，形成两道密实的胶体隔离带，从而有效地起到堵漏风的作用。
3.2顺利回采期间
经过一段时间的人、机、环境系统磨合之后，工作面向前推进速度加快，采放工艺各环节衔接合理，遗留在采空区的浮煤会相应减少，采空区自燃带宽度缩小。工作面顺利回采期间，在做好规律性指标气体检测工作的同时，利用废弃的压风、静压水管预埋在采空区作为注氮、灌浆管路，有规律地向采空区注氮惰化、灌浆覆盖降温，如图所示。
3.3工作面推进受阻期间
煤层在长期的演变过程中，赋存环境受到地质作用会出现褶曲、断层、陷落柱、夹矸等构造带，不同程度地破坏了煤层原有的连续性和完整性。当工作面推移到构造带位置时，推进速度会变慢。构造带位置，特别是断层位置处煤层受挤压、张拉作用裂隙发育丰富，煤体破碎，易形成大量浮煤堆积，并且漏风通道复杂，漏风严重；同时自燃带前移速度变缓，使采空区浮煤长时间处于漏风氧化、蓄热升温状态。
1）隔氧降温。隔离煤氧结合可以通过黄泥或粉煤灰包裹碎煤和填堵裂纹孔隙来实现；降低浮煤温度可以通过水汽化吸热来实现，而且水汽化后也可以隔离煤体表面与氧气的结合；注惰气可以置换出采空区的氧气，降低氧气浓度，从源头上阻断煤氧结合和自由基链式反应的进程。高倍三相泡沫可将上述三项技术集于一身，效率高，可向高处堆积，并在微观上可以抑制煤自由基的产生。
2）快工作面推进速度。工作面推进受阻期间，采取放炮、更换割煤机切齿等措施强行推进，加快采空区自燃带移动速度，使浮煤在自燃带中的滞留时间缩短，避免氧化蓄热，从而防止遗煤自燃。
3.4工作面撤架期间
综放工作面回采完后要进行铺网撤架，铺网时只割煤不放煤，其长度一般为10～20m，这样一方面有利于工作面支架的回撤，另一方面可以减少向采空区漏风，但却将大量的煤遗留在了采空区，支架回撤后顶煤垮落，遗煤整体破碎呈松散状态，给遗煤自然发火创造了一定条件。
1）工作面上下端头较长距离和工作面架间短距离大流量长时间连续灌注三相泡沫，直至泡沫从端头或支架尾部溢出为止。2）在进、回风巷端头用沙袋堆砌密闭墙，并留设灌浆、注氮管路。沙袋墙施工完成后，插管到密闭墙内墙附近的碎煤内部灌注胶体材料，在外墙喷涂固化泡沫，以加强密闭墙的气密性。3）在工作面进风巷，利用预埋的注氮管路长距离、持续不断地注氮气惰化，并在注氮的过程中有规律地检验氮气纯度，保证氮气纯度始终大于97%。4）强工作面上隅角、支架间、采空区内部的指标气体检测，取样色谱仪检测、人工便携仪检测和探头实时检测多样结合，保证及时发现异常状况，在第一时间采取针对性措施。
4、结语
综上所述，本文对综放工作面回采期间的开切眼、初采、过断层和撤架阶段的采空区遗煤自燃构成因素进行了分析，结合现有各项防灭火技术的优缺点，辩证地给出与各个阶段客观势态相适应的综合防灭火技术，成功指导了众多矿井综放工作面的安全回采。
参考文献
[1]王德明.矿井防灭火新技术———三相泡沫[J].煤矿安全，2004，35（7） ：16-18.
[2]仲晓星，杨秀科，王德明等.应用三相泡沫新技术治理高瓦斯矿井煤炭的自燃[J].矿业安全与环保，2006，33（ 3） ： 41-42.
【关键词】综放工作面；回采；遗煤自燃；综合防灭火技术
煤炭自燃是我国煤矿主要灾害之一，由其引起的矿井火灾占矿井火灾总数的90%以上，其中发生在采空区的自燃占煤炭自燃总数的60%。近年来，综采放顶煤技术在井工开采厚煤层中得到了广泛应用，大幅提高了采煤效率，带来了较好的经济效益； 但此采煤方法垮落空间大、漏风严重、采空区遗煤多，并且采放交替造成工作面推进速度相对缓慢，从而导致采空区遗煤自燃危险性加大，严重威胁着综采工作面的安全高效开采。为了防治煤炭自燃，近年来国内外在原有常规技术（均压、堵漏风、灌浆、注惰气、喷洒阻化剂等）基础上不断探索开创了许多新的防灭火技术，目前较为成熟的技术有凝胶、高分子复合胶体、固化泡沫、三相泡沫等。但这些防灭火技术都不完全具有普适性，各有优缺点，存在时空上的局限性。在工作面回采过程中，采空区遗煤自燃危险形势是动态变化的，应根据不同时期的特点，结合各项技术的适用条件，优势互补、主次分明，针对性地采取综合防灭火技术，从而确保工作面的顺利回采。
1、煤自燃理论
煤自燃是煤氧化蓄热，煤温达到着火点后着火的一种燃烧现象，其发生过程是煤氧化蓄热和环境散热矛盾运动的过程。煤炭自然发火过程是煤氧复合、自由基链式反应的过程，大体可分为潜伏期、自热期和燃烧期3个阶段。煤自燃是多因素共同作用的结果，必须同时具备4个条件：具有自燃倾向性的煤呈破碎状态堆积、连续供氧、蓄热环境、时间。采空区遗煤自燃与浮煤厚度、含氧量、漏风孔隙率和浮煤温度等因素密切相关。
2、现有采空区遗煤自燃防治技术
随着科学技术的不断发展，越来越多的先进防灭火技术在煤矿开采过程中得以应用，对保证矿井安全生产起到了不可或缺的作用。各项防灭火技术的作用机理不近相同，并且都存在各自的优缺点。在综放工作面回采的不同时期，根据采空区的客观形势，辩证分析各项防治技术的适用条件，有的放矢地选择实施，保证工作面在高效生产的同时满足技术先进、安全可靠、经济合理的要求。
3、综放工作面不同回采时期的防灭火技术
3.1初采阶段
初采阶段顶板悬露较完整，变形较小，移架后仅少部分顶煤垮落，大部分悬空不垮，工作面开采初期难以放顶煤，从而使得开切眼处遗煤多； 综放工作面开切眼断面大，受矿压影响煤体易压裂破碎，形成漏风供氧和蓄热环境； 综放支架设备安装时间相对较长，初采阶段系统还处于磨合期，工作面推进速度迟缓。
由于初采阶段形成的采空区范围比较小且压实程度低，灌浆难以在采空区积存而是沿阻力较小的通道流向工作面，注惰气易随风流散失。此阶段切眼处煤的自燃主要由漏风供氧决定，因此防治技术应以堵漏为主。胶体防灭火技术具有堵漏、降温和固结水性能，能够解决浆液流失问题。在工作面上下端头堆砌沙袋墙，然后通过插管、预埋管或钻孔向切眼两巷灌注胶体，形成两道密实的胶体隔离带，从而有效地起到堵漏风的作用。
3.2顺利回采期间
经过一段时间的人、机、环境系统磨合之后，工作面向前推进速度加快，采放工艺各环节衔接合理，遗留在采空区的浮煤会相应减少，采空区自燃带宽度缩小。工作面顺利回采期间，在做好规律性指标气体检测工作的同时，利用废弃的压风、静压水管预埋在采空区作为注氮、灌浆管路，有规律地向采空区注氮惰化、灌浆覆盖降温，如图所示。
3.3工作面推进受阻期间
煤层在长期的演变过程中，赋存环境受到地质作用会出现褶曲、断层、陷落柱、夹矸等构造带，不同程度地破坏了煤层原有的连续性和完整性。当工作面推移到构造带位置时，推进速度会变慢。构造带位置，特别是断层位置处煤层受挤压、张拉作用裂隙发育丰富，煤体破碎，易形成大量浮煤堆积，并且漏风通道复杂，漏风严重；同时自燃带前移速度变缓，使采空区浮煤长时间处于漏风氧化、蓄热升温状态。
1）隔氧降温。隔离煤氧结合可以通过黄泥或粉煤灰包裹碎煤和填堵裂纹孔隙来实现；降低浮煤温度可以通过水汽化吸热来实现，而且水汽化后也可以隔离煤体表面与氧气的结合；注惰气可以置换出采空区的氧气，降低氧气浓度，从源头上阻断煤氧结合和自由基链式反应的进程。高倍三相泡沫可将上述三项技术集于一身，效率高，可向高处堆积，并在微观上可以抑制煤自由基的产生。
2）快工作面推进速度。工作面推进受阻期间，采取放炮、更换割煤机切齿等措施强行推进，加快采空区自燃带移动速度，使浮煤在自燃带中的滞留时间缩短，避免氧化蓄热，从而防止遗煤自燃。
3.4工作面撤架期间
综放工作面回采完后要进行铺网撤架，铺网时只割煤不放煤，其长度一般为10～20m，这样一方面有利于工作面支架的回撤，另一方面可以减少向采空区漏风，但却将大量的煤遗留在了采空区，支架回撤后顶煤垮落，遗煤整体破碎呈松散状态，给遗煤自然发火创造了一定条件。
1）工作面上下端头较长距离和工作面架间短距离大流量长时间连续灌注三相泡沫，直至泡沫从端头或支架尾部溢出为止。2）在进、回风巷端头用沙袋堆砌密闭墙，并留设灌浆、注氮管路。沙袋墙施工完成后，插管到密闭墙内墙附近的碎煤内部灌注胶体材料，在外墙喷涂固化泡沫，以加强密闭墙的气密性。3）在工作面进风巷，利用预埋的注氮管路长距离、持续不断地注氮气惰化，并在注氮的过程中有规律地检验氮气纯度，保证氮气纯度始终大于97%。4）强工作面上隅角、支架间、采空区内部的指标气体检测，取样色谱仪检测、人工便携仪检测和探头实时检测多样结合，保证及时发现异常状况，在第一时间采取针对性措施。
4、结语
综上所述，本文对综放工作面回采期间的开切眼、初采、过断层和撤架阶段的采空区遗煤自燃构成因素进行了分析，结合现有各项防灭火技术的优缺点，辩证地给出与各个阶段客观势态相适应的综合防灭火技术，成功指导了众多矿井综放工作面的安全回采。
参考文献
[1]王德明.矿井防灭火新技术———三相泡沫[J].煤矿安全，2004，35（7） ：16-18.
[2]仲晓星，杨秀科，王德明等.应用三相泡沫新技术治理高瓦斯矿井煤炭的自燃[J].矿业安全与环保，2006，33（ 3） ： 41-42.