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摘要：采空区火灾是矿井下较为常见的灾害之一，为此，针对采空区火灾的实际情况认真地分析了影响自然发火的因素，详细地阐述了开采技术、有效的通风和监测、预防性注浆、均压防火、阻化剂防火、凝胶防灭火、氮气等技术用来进行综合防灭火工作收到了良好的效果，促进了矿井的安全生产。
关键词：煤矿；采空区火灾；综合防灭火；探析
1.引言：
煤矿火灾事故给矿工的生命财产造成了巨大的损失，而且在矿井火灾中最为严重的是回采工作面的采空区遗煤自燃的情况，由于采空区遗煤自燃是一个缓慢发展的过程，在这个过程中人们通常在早期很难发现明显的征兆，这就会给矿井的防灭火工作带来许多不利条件和环节，如何克服上述困难是困扰矿井防灭火工作的一个技术难题，本论文重点对防灭火常用技术进行了详细阐述，已达到抛砖引玉的作用。
2.采空区发火原理
煤的自燃过程一般分为3个阶段：（1）准备期；（2）自热期；（3）燃烧期。煤的自燃准备期是指空气与有自燃倾向性的煤炭相互接触时不稳定的羧基（-COOH）与羟基（-OH）氧化物就会形成，在煤炭的着火点降低、煤炭重量略有提高，化学特性变得活泼的前提下煤炭经过缓慢地氧化过程。煤的自燃期是指煤炭自燃在经历了第一阶段的潜伏期后其氧化速度迅速提高，二氧化碳（CO2）、水（H2O）、一氧化碳（CO）等化学物质由不稳定的氧化物分解而成。煤的氧化进程发展到一定程度集聚的热量不能得到及时扩散，导致温度上升到煤的着火点而使煤层自燃。然而在实际工作中并不是煤层自燃倾向性越高的煤矿越容易发火，因为除了煤炭本身的自燃倾向性以外，煤层的开采条件、煤层地质构造、通风方式、开拓方式都对煤层的自然发火危险程度具有重要的影响。
3.对煤层自然发火产生影响的因素分析
3.1煤的自燃倾向性
作为煤炭产生自燃的基本条件煤的自燃倾向性是由煤炭处于日常温度条件下的氧化能力所决定的，它是煤炭的一种自然属性。并且它的强弱程度直接影响着煤层自然发火的危险程度。
3.2 煤层地质赋存条件
厚煤层、急倾斜煤层、地质构造破坏带自然发火危险度高，主要因为厚煤层很难全部回采、余留大量浮煤和煤柱、回采时间长远远超过煤层的自然发火期（暴露的煤炭从接触空气到发生自燃的时间段）；急倾斜煤层、地质构造破坏带容易煤炭自燃，煤层在挤压、张拉的條件下产生了大量的裂隙为破碎的煤体吸收氧气、发生氧化创造了有利的条件。
3.3 开拓开采条件
自然发火危险性较小的情况多发生在煤柱留设少、切割煤层较少的石门、岩巷开拓的环节。方便打钻注浆灭火的情况发生在岩巷进入采区的厚煤层开采时。回采时间的长短、煤炭回收率高低是采煤方法对煤炭自燃影响的外在表现。遗留煤炭越多的采煤方法越容易引起自然发火，在长壁式采煤方法中的留刀柱支撑顶板，留煤皮假顶，以及利用水力进行采煤的时候，均不利于防止自燃火灾的发生。一个回采工作面回采速度慢，拖延的时间越长，煤层自燃的危险性就越大，控制灾情的难度就越大。
3.4 通风方式
煤壁和煤柱裂隙以及采空区漏风是矿井通风影响煤炭自燃的外在表现，即使在漏风量非常小的情况下，长期的漏风将导致两巷和工作面断层、变薄带跳面的地方极易发生自燃。
4.防止矿井采空区自燃的技术
4.1 提高开采技术
在长期的煤矿开采实践中人们得出了一个重要结论，即在对于如何预防煤炭自燃火灾发生中起决定作用的是科学合理的开采方法与开拓系统。以最大的回采率、最小的煤层暴露面、容易隔离的采空区、最快的回采速度来要求开采和开拓方式是煤炭自燃严重的矿井预防煤炭自燃发火的基本要求。预防采煤工作面采空区遗留煤炭自燃的开采开拓方法主要有采用岩石集中巷和岩石上山、区段巷道采用重叠布置、区段巷道分采分掘布置、高效快速无煤柱的采煤方法。
①为了尽一切力量预防煤层自燃，通常我们可以采用加快工作面回采速度、以后退式开采方式进行回采，同时为了使煤柱的损失降到最低回采工作面可以采用条带布置方式；②在开拓机电硐室时首先应该选用现浇混凝土、锚网喷支护，普通岩石巷道开拓时首先选用锚索、锚网喷联合支护的方式，同时尽量在煤层中布置轨道下山、运输下山、回风下山；③为了保证有较高的防火安全性我们可以加快回采速度与使用机械化装备，同时为了简单地布置巷道、提高回采率可以使用壁式采煤法。
4.2 有效的通风和监测
一定要保证工作面的合理配风，同时要减少向采空区漏风，保证工作面运顺采空区的顶板垮落，不能形成空顶。易发火地点安设一氧化碳监测报警仪，矿井要建立火灾束管监测系统，作为早期预测矿井发火的主要手段。
①班长、瓦斯检查员必须配备便携式CO检测报警仪，掘进工作面、回采工作面上隅角等地点必须吊挂CO传感器；②定期用火灾束管监测系统结合人工取样对井下易发火地点进行监测化验，分析可能出现的早期火情；③为了预防煤炭自燃我们在工作面回采时优先选用“U”型通风方式，采用后退式开采方式；④预防煤炭自燃我们要将已经回采完毕的工作面及时构筑密闭墙，并加强密闭管理。
4.3 预防性注浆
预防煤炭自燃适用效果最好的一种手段就是预防性灌浆。通常情况下我们把粉煤灰或黄土等不燃性材料和水按照一定的配比进行搅拌混合在一起形成浆液，同时依靠井上下敷设的输送浆液的管路把浆液输送到很有可能发生煤炭自然发火的采空区，用来预防采空区煤炭自然发火的方法称为预防性灌浆。降低采空区遗留煤炭的温度并且将氧气和煤炭隔离开来是预防性灌浆的重要作用。把地面制好的浆液通过输送管路送到工作面采空区，浆液缓慢地向采空区流动填实采空区的裂隙，同时遗留在采空区的煤炭被浆液包裹起来将阻止氧气与遗留煤炭的进一步氧化，由于浆液的存在加大了采空区遗留煤炭的含水量从而进一步抑制了遗留煤炭的氧化发热的过程。一般选择粒径不大于2mm，细小颗粒（粒径小于1mm）占75%；9～14的塑性指数，2.4～2.8的相对密度，25%～30%的含砂量，25%～30%的胶体混合物等不助和不可燃性材料做浆材。
4.4 均压防火
均压防火技术既适用于火区的防灭火工作，又可用于采空区防止遗煤自燃。开区均压防灭火技术通常用于指导灭火、调风、正确地选择通风构筑物的位置和通风系统等通风防火工作，又适用于抑制采空区遗留煤炭的自燃和自热的发展。均压技术如果掌握得好还能用之控制采掘工作面瓦斯涌出，主要的方法有开区均压防火和闭区均压防火。 开区均压措施主要有调节风门均压、改变工作面通风系统均压、风门与通风机联合均压、角联支路风向随相邻支路风阻比而改变的原理均压；闭区均压防灭火技术的具体方法有：调节风门与主要通风机联合均压、并联风门与调节风门联合均压、改造通风系统均压和联通管均压、调压通风机与调节风门联合均压等
4.5 阻化剂防火
通常情况下在容易氧化的煤体表面上存在大量的吸水性很强的阻化剂时就能够在其外表形成含水液膜从而隔离了氧气与煤炭的接触，起到阻止氧化的作用，同时水在蒸发时吸收热量，使煤体降温，从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。
4.6 氮气防灭火技术
氮气的化学性质稳定是一种无毒、无味、无色、无嗅的气体，在正常温度和正常压力下氮气不容易与其它物质发生化学反应，正是利用它的这种特性来进行矿井的防灭火工作，其效果非常显著。
结语
随着采空区防火技术不断进步和科学技术的发展。抑制煤的氧化过程，使采空区遗留煤炭缓慢氧化无是各种防灭火技术的本质所在。合理地选择防灭火方法并掌握煤层的自燃倾向性和自燃发火期，对采空区防火工作有极大的帮助，积极主动的采取防火措施、充分发挥人的主观能动性是成功防止采空区遗煤自燃的关键。
作者简介：李越海，男，1973年出生，助理工程师，现工作于龙煤新疆矿业公司富城煤矿，主要从事矿井通风技术及管理工作。
关键词：煤矿；采空区火灾；综合防灭火；探析
1.引言：
煤矿火灾事故给矿工的生命财产造成了巨大的损失，而且在矿井火灾中最为严重的是回采工作面的采空区遗煤自燃的情况，由于采空区遗煤自燃是一个缓慢发展的过程，在这个过程中人们通常在早期很难发现明显的征兆，这就会给矿井的防灭火工作带来许多不利条件和环节，如何克服上述困难是困扰矿井防灭火工作的一个技术难题，本论文重点对防灭火常用技术进行了详细阐述，已达到抛砖引玉的作用。
2.采空区发火原理
煤的自燃过程一般分为3个阶段：（1）准备期；（2）自热期；（3）燃烧期。煤的自燃准备期是指空气与有自燃倾向性的煤炭相互接触时不稳定的羧基（-COOH）与羟基（-OH）氧化物就会形成，在煤炭的着火点降低、煤炭重量略有提高，化学特性变得活泼的前提下煤炭经过缓慢地氧化过程。煤的自燃期是指煤炭自燃在经历了第一阶段的潜伏期后其氧化速度迅速提高，二氧化碳（CO2）、水（H2O）、一氧化碳（CO）等化学物质由不稳定的氧化物分解而成。煤的氧化进程发展到一定程度集聚的热量不能得到及时扩散，导致温度上升到煤的着火点而使煤层自燃。然而在实际工作中并不是煤层自燃倾向性越高的煤矿越容易发火，因为除了煤炭本身的自燃倾向性以外，煤层的开采条件、煤层地质构造、通风方式、开拓方式都对煤层的自然发火危险程度具有重要的影响。
3.对煤层自然发火产生影响的因素分析
3.1煤的自燃倾向性
作为煤炭产生自燃的基本条件煤的自燃倾向性是由煤炭处于日常温度条件下的氧化能力所决定的，它是煤炭的一种自然属性。并且它的强弱程度直接影响着煤层自然发火的危险程度。
3.2 煤层地质赋存条件
厚煤层、急倾斜煤层、地质构造破坏带自然发火危险度高，主要因为厚煤层很难全部回采、余留大量浮煤和煤柱、回采时间长远远超过煤层的自然发火期（暴露的煤炭从接触空气到发生自燃的时间段）；急倾斜煤层、地质构造破坏带容易煤炭自燃，煤层在挤压、张拉的條件下产生了大量的裂隙为破碎的煤体吸收氧气、发生氧化创造了有利的条件。
3.3 开拓开采条件
自然发火危险性较小的情况多发生在煤柱留设少、切割煤层较少的石门、岩巷开拓的环节。方便打钻注浆灭火的情况发生在岩巷进入采区的厚煤层开采时。回采时间的长短、煤炭回收率高低是采煤方法对煤炭自燃影响的外在表现。遗留煤炭越多的采煤方法越容易引起自然发火，在长壁式采煤方法中的留刀柱支撑顶板，留煤皮假顶，以及利用水力进行采煤的时候，均不利于防止自燃火灾的发生。一个回采工作面回采速度慢，拖延的时间越长，煤层自燃的危险性就越大，控制灾情的难度就越大。
3.4 通风方式
煤壁和煤柱裂隙以及采空区漏风是矿井通风影响煤炭自燃的外在表现，即使在漏风量非常小的情况下，长期的漏风将导致两巷和工作面断层、变薄带跳面的地方极易发生自燃。
4.防止矿井采空区自燃的技术
4.1 提高开采技术
在长期的煤矿开采实践中人们得出了一个重要结论，即在对于如何预防煤炭自燃火灾发生中起决定作用的是科学合理的开采方法与开拓系统。以最大的回采率、最小的煤层暴露面、容易隔离的采空区、最快的回采速度来要求开采和开拓方式是煤炭自燃严重的矿井预防煤炭自燃发火的基本要求。预防采煤工作面采空区遗留煤炭自燃的开采开拓方法主要有采用岩石集中巷和岩石上山、区段巷道采用重叠布置、区段巷道分采分掘布置、高效快速无煤柱的采煤方法。
①为了尽一切力量预防煤层自燃，通常我们可以采用加快工作面回采速度、以后退式开采方式进行回采，同时为了使煤柱的损失降到最低回采工作面可以采用条带布置方式；②在开拓机电硐室时首先应该选用现浇混凝土、锚网喷支护，普通岩石巷道开拓时首先选用锚索、锚网喷联合支护的方式，同时尽量在煤层中布置轨道下山、运输下山、回风下山；③为了保证有较高的防火安全性我们可以加快回采速度与使用机械化装备，同时为了简单地布置巷道、提高回采率可以使用壁式采煤法。
4.2 有效的通风和监测
一定要保证工作面的合理配风，同时要减少向采空区漏风，保证工作面运顺采空区的顶板垮落，不能形成空顶。易发火地点安设一氧化碳监测报警仪，矿井要建立火灾束管监测系统，作为早期预测矿井发火的主要手段。
①班长、瓦斯检查员必须配备便携式CO检测报警仪，掘进工作面、回采工作面上隅角等地点必须吊挂CO传感器；②定期用火灾束管监测系统结合人工取样对井下易发火地点进行监测化验，分析可能出现的早期火情；③为了预防煤炭自燃我们在工作面回采时优先选用“U”型通风方式，采用后退式开采方式；④预防煤炭自燃我们要将已经回采完毕的工作面及时构筑密闭墙，并加强密闭管理。
4.3 预防性注浆
预防煤炭自燃适用效果最好的一种手段就是预防性灌浆。通常情况下我们把粉煤灰或黄土等不燃性材料和水按照一定的配比进行搅拌混合在一起形成浆液，同时依靠井上下敷设的输送浆液的管路把浆液输送到很有可能发生煤炭自然发火的采空区，用来预防采空区煤炭自然发火的方法称为预防性灌浆。降低采空区遗留煤炭的温度并且将氧气和煤炭隔离开来是预防性灌浆的重要作用。把地面制好的浆液通过输送管路送到工作面采空区，浆液缓慢地向采空区流动填实采空区的裂隙，同时遗留在采空区的煤炭被浆液包裹起来将阻止氧气与遗留煤炭的进一步氧化，由于浆液的存在加大了采空区遗留煤炭的含水量从而进一步抑制了遗留煤炭的氧化发热的过程。一般选择粒径不大于2mm，细小颗粒（粒径小于1mm）占75%；9～14的塑性指数，2.4～2.8的相对密度，25%～30%的含砂量，25%～30%的胶体混合物等不助和不可燃性材料做浆材。
4.4 均压防火
均压防火技术既适用于火区的防灭火工作，又可用于采空区防止遗煤自燃。开区均压防灭火技术通常用于指导灭火、调风、正确地选择通风构筑物的位置和通风系统等通风防火工作，又适用于抑制采空区遗留煤炭的自燃和自热的发展。均压技术如果掌握得好还能用之控制采掘工作面瓦斯涌出，主要的方法有开区均压防火和闭区均压防火。 开区均压措施主要有调节风门均压、改变工作面通风系统均压、风门与通风机联合均压、角联支路风向随相邻支路风阻比而改变的原理均压；闭区均压防灭火技术的具体方法有：调节风门与主要通风机联合均压、并联风门与调节风门联合均压、改造通风系统均压和联通管均压、调压通风机与调节风门联合均压等
4.5 阻化剂防火
通常情况下在容易氧化的煤体表面上存在大量的吸水性很强的阻化剂时就能够在其外表形成含水液膜从而隔离了氧气与煤炭的接触，起到阻止氧化的作用，同时水在蒸发时吸收热量，使煤体降温，从而抑制煤的自热和自燃，延长自然发火期的作用。
4.6 氮气防灭火技术
氮气的化学性质稳定是一种无毒、无味、无色、无嗅的气体，在正常温度和正常压力下氮气不容易与其它物质发生化学反应，正是利用它的这种特性来进行矿井的防灭火工作，其效果非常显著。
结语
随着采空区防火技术不断进步和科学技术的发展。抑制煤的氧化过程，使采空区遗留煤炭缓慢氧化无是各种防灭火技术的本质所在。合理地选择防灭火方法并掌握煤层的自燃倾向性和自燃发火期，对采空区防火工作有极大的帮助，积极主动的采取防火措施、充分发挥人的主观能动性是成功防止采空区遗煤自燃的关键。
作者简介：李越海，男，1973年出生，助理工程师，现工作于龙煤新疆矿业公司富城煤矿，主要从事矿井通风技术及管理工作。