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摘要： 采空区浮煤极易自然发火，严重威胁工作面的安全生产，分析工作面采空区浮煤的自燃防治难点，探讨采空区的发火原因及防治措施和措施的实施规程，提出综合防灭火方法及措施，对综合机械化采煤工作面及类似工作面的防治煤炭自然发火具有很强的借鉴意义。
关键词： 防治；泛采空区；自燃发火；自燃规律；防灭火技术
中图分类号：TD75文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110127－01
1 矿井工作面概况及CO的涌出
三矿位于平顶山矿区中西部，下辖两对矿井：原矿井和十号井。十号井位于平顶山市西北部，南东距平顶山市8km，年生产原煤53万吨。十号井目前开采丁、己、庚三个煤组，在丁、己煤组与己、庚煤组采空区之间分别有4m煤柱隔开，在这两个煤柱内有小绞车窝及其他小硐室存在。工作面推进至56米的时侯，回风流及上隅角中就会出现CO，上隅角的CO浓度可达11PPm。
2 采空区自燃防治的难点和技术方案
1）十号井工作面采空区状况概述。十号井己组煤共有三层煤，分别为己15、己16和己17，其中己16和己17在井田范围内合层赋存，习惯称为己16-17煤层。己15煤层已采完两个工作面，分别为位于第一区段的己15-11010工作面和位于第三区段的己15-11050工作面，目前保有可采储量157.4万吨。井田内的己16-17煤层东南部原为四矿储量。目前，靠近东南部井田边界的0.3km2范围内的己16-17煤层煤炭资源已被四矿开采过，成为采空区，导致己16-17煤层走向较短，不适合布置综采工作面。另外，为释放矿压，便于在己15煤层中布置下山巷道，沿下山方向约120m宽，580m长范围内的己16煤层开采完毕，即己16下山工作面。
2）火灾防治的难点。工作面回采后，煤柱受压变形、疏松，而导致采空区相连形成一个泛采空区。只要一出现大面积的冒顶，积聚在采空区的大量瓦斯就很容易被挤压出来，只要有火源存在，就很可能瓦斯爆炸。十号井己组煤火灾防难点有以下两条：① 抽采空区的瓦斯时，采空区的抑爆瓦斯爆炸和防灭火的问题；② 所建的密闭必须能承受住采空区的大面积垮落而造成地冲击地压。
3）火灾防治的技术方案。根据我矿煤矿实际情况，采用以下方案：氮气防灭火的技术；自然发火的预测预报技术；地面集中灌浆；风量调控；测定三带范围；煤体注水。
3 防治综放工作面采空区自燃的措施
3.1 建煤层自燃的预测预报系统
为了指导十号井己组煤工作面自燃的预测和预报工作，十号井煤层的系统采用人工取样的地面色谱分析、地面色谱束管火灾的监测系统和便携式检测互相结合的方式。
1）建地面色谱束管的火灾监测系统和氮气防灭火所配套火灾检测系统最重要措施。《煤矿安全规程》中条文规定，如果引用氮气防灭火得有能连续地不间断的监测采空区内气体的成分变化之检测系统，而且必须准确监测火区和采空区的气体成分变化及态势，只有这样才能准确的进行采空区自燃的预测和预报。放顶煤采空区要是自燃了，一般情况下不易发现，所以必须及时的监测放顶煤采空区的发火征兆，从而为相关部门对采空区采用对应的防灭火的措施提供了依据。根据以上种种，塔山矿建立了十号井地面色谱束管的火灾监测系统。
2）采空区的测点设置。在平时监测采空区自燃的情况下，一共设置了7个束管测点，依次为：回风侧采空区的上、下隅角、综放工作面进、回风巷、顶回风巷。当工作面推进10-15米的时候，分别在进风巷和回风巷沿着采空区各自埋设一条取气的管路，回风侧要设1个测点，进风侧也设1个测点。当埋入采空区达5米后，就要再埋一趟，如此循环埋设到采完为止。
3）人工进行检测所谓人工检测就是每个班都派专门的工作人员通过使用便携仪进行巡回测定，及时的发现上隅角、回风巷、工作面等处的氧气、甲烷、一氧化碳以及放顶煤温等的问题，然后即使报告给上级领导，以方便相关部门采取对应措施进来处理。
3.2 建立起注氮防灭火的系统
氮气可以防灭火的技术实质是指：把氮气送到拟处理地区，从而让该工作区域的空气惰化，使氧气的浓度降到煤自燃的临界浓度下面，从而达到抑制煤氧化自燃，让火区窒息的目的。注氮防灭火系统的具体建立过程如下：
1）设备的选取。工作面上的防火注氮流量大小，取决于许多因素，比如：氧化带空间的大小、采空区几何形状、漏风量的大小、区内的气体成分变化、岩石冒落的程度等等。塔山矿区结合自身十号井综放工作面开采的条件，借鉴其他国家的氮气防灭火成功经验，并根据投产后两到三个综放工作面的需要，最终决定选用一台可注氮1000立方米/小时的通过变压来吸附碳分子的筛制氮设备。
2）注氨的工艺以及注氮的方法。埋设一趟注氮管路在综放面进风侧沿采空区，埋入一定的深度后就开始注氮，与此同时再埋人又一趟注氮管路。当下一趟的注氮管路埋入到达采空区冷却带和氧化带交界的部位时，开始向采空区内注氮，与此同时立即停止第一趟的注氮。然后又重新按照上述办法埋设注氮管路，反复循环，直到工作面采完再结束。住单口的移动步距在未对三带进行考察时，暂定为40米。注氮的工艺有：钻孔注氮、密闭注氮、埋管注氮等。
3）注氮的时机三矿通过研究得出气体还有指标等来对火灾进行预测预报，对于开切眼、因故停采、停采撤架、或者工作面以不正常速度推进的时间，当采空区、上隅角、工作面等处出现的一氧化碳达到一定值或者放顶煤的煤温超过50度的时候，就采取每天注氮16小时。
3.3 地面建立集中灌浆系统
为了保证矿井的安全生产，矿区地面建立了集中灌浆系统。集中注浆管理，把地面泥浆搅拌池内的泥浆输送至工作面，从而建立起泥浆隔离带，防止煤炭自燃向地面蔓延。注浆的系统工艺等如下：用30立方米/小时立方的黄土制浆设备，注浆事工作面每推进300米的时候，就建立一条20米左右地隔离带，用这种方法延缓采空区的浮煤自燃。
总之，当工作面CO浓度异常升高时，要及时采取综合防灭火措施，千万要避免CO继续升高。如有相邻的采空区存在时，防灭火灌注应同时考虑关联区域；近距离煤层群开采时，应考虑邻近层的煤层及采空区的防灭火问题。除了上述几种措施还有上下隅角堵漏、“三带”的测定、煤体注水、地表堵漏等措施防治综放工作面采空区的自燃。
参考文献：
[1]孟现臣，大倾角综放工作面煤层自燃防治技术[J].矿业安全与环保，2007，34（5）.
[2]李德军，易燃煤层综放工作面自燃综合防治研究[J].山西煤炭，2010，30（10）.
[3]南华、杜卫新、周英，易自然巨厚煤层综放面平巷支护研究[J].矿业安全与环保，2007，34（1）.
关键词： 防治；泛采空区；自燃发火；自燃规律；防灭火技术
中图分类号：TD75文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110127－01
1 矿井工作面概况及CO的涌出
三矿位于平顶山矿区中西部，下辖两对矿井：原矿井和十号井。十号井位于平顶山市西北部，南东距平顶山市8km，年生产原煤53万吨。十号井目前开采丁、己、庚三个煤组，在丁、己煤组与己、庚煤组采空区之间分别有4m煤柱隔开，在这两个煤柱内有小绞车窝及其他小硐室存在。工作面推进至56米的时侯，回风流及上隅角中就会出现CO，上隅角的CO浓度可达11PPm。
2 采空区自燃防治的难点和技术方案
1）十号井工作面采空区状况概述。十号井己组煤共有三层煤，分别为己15、己16和己17，其中己16和己17在井田范围内合层赋存，习惯称为己16-17煤层。己15煤层已采完两个工作面，分别为位于第一区段的己15-11010工作面和位于第三区段的己15-11050工作面，目前保有可采储量157.4万吨。井田内的己16-17煤层东南部原为四矿储量。目前，靠近东南部井田边界的0.3km2范围内的己16-17煤层煤炭资源已被四矿开采过，成为采空区，导致己16-17煤层走向较短，不适合布置综采工作面。另外，为释放矿压，便于在己15煤层中布置下山巷道，沿下山方向约120m宽，580m长范围内的己16煤层开采完毕，即己16下山工作面。
2）火灾防治的难点。工作面回采后，煤柱受压变形、疏松，而导致采空区相连形成一个泛采空区。只要一出现大面积的冒顶，积聚在采空区的大量瓦斯就很容易被挤压出来，只要有火源存在，就很可能瓦斯爆炸。十号井己组煤火灾防难点有以下两条：① 抽采空区的瓦斯时，采空区的抑爆瓦斯爆炸和防灭火的问题；② 所建的密闭必须能承受住采空区的大面积垮落而造成地冲击地压。
3）火灾防治的技术方案。根据我矿煤矿实际情况，采用以下方案：氮气防灭火的技术；自然发火的预测预报技术；地面集中灌浆；风量调控；测定三带范围；煤体注水。
3 防治综放工作面采空区自燃的措施
3.1 建煤层自燃的预测预报系统
为了指导十号井己组煤工作面自燃的预测和预报工作，十号井煤层的系统采用人工取样的地面色谱分析、地面色谱束管火灾的监测系统和便携式检测互相结合的方式。
1）建地面色谱束管的火灾监测系统和氮气防灭火所配套火灾检测系统最重要措施。《煤矿安全规程》中条文规定，如果引用氮气防灭火得有能连续地不间断的监测采空区内气体的成分变化之检测系统，而且必须准确监测火区和采空区的气体成分变化及态势，只有这样才能准确的进行采空区自燃的预测和预报。放顶煤采空区要是自燃了，一般情况下不易发现，所以必须及时的监测放顶煤采空区的发火征兆，从而为相关部门对采空区采用对应的防灭火的措施提供了依据。根据以上种种，塔山矿建立了十号井地面色谱束管的火灾监测系统。
2）采空区的测点设置。在平时监测采空区自燃的情况下，一共设置了7个束管测点，依次为：回风侧采空区的上、下隅角、综放工作面进、回风巷、顶回风巷。当工作面推进10-15米的时候，分别在进风巷和回风巷沿着采空区各自埋设一条取气的管路，回风侧要设1个测点，进风侧也设1个测点。当埋入采空区达5米后，就要再埋一趟，如此循环埋设到采完为止。
3）人工进行检测所谓人工检测就是每个班都派专门的工作人员通过使用便携仪进行巡回测定，及时的发现上隅角、回风巷、工作面等处的氧气、甲烷、一氧化碳以及放顶煤温等的问题，然后即使报告给上级领导，以方便相关部门采取对应措施进来处理。
3.2 建立起注氮防灭火的系统
氮气可以防灭火的技术实质是指：把氮气送到拟处理地区，从而让该工作区域的空气惰化，使氧气的浓度降到煤自燃的临界浓度下面，从而达到抑制煤氧化自燃，让火区窒息的目的。注氮防灭火系统的具体建立过程如下：
1）设备的选取。工作面上的防火注氮流量大小，取决于许多因素，比如：氧化带空间的大小、采空区几何形状、漏风量的大小、区内的气体成分变化、岩石冒落的程度等等。塔山矿区结合自身十号井综放工作面开采的条件，借鉴其他国家的氮气防灭火成功经验，并根据投产后两到三个综放工作面的需要，最终决定选用一台可注氮1000立方米/小时的通过变压来吸附碳分子的筛制氮设备。
2）注氨的工艺以及注氮的方法。埋设一趟注氮管路在综放面进风侧沿采空区，埋入一定的深度后就开始注氮，与此同时再埋人又一趟注氮管路。当下一趟的注氮管路埋入到达采空区冷却带和氧化带交界的部位时，开始向采空区内注氮，与此同时立即停止第一趟的注氮。然后又重新按照上述办法埋设注氮管路，反复循环，直到工作面采完再结束。住单口的移动步距在未对三带进行考察时，暂定为40米。注氮的工艺有：钻孔注氮、密闭注氮、埋管注氮等。
3）注氮的时机三矿通过研究得出气体还有指标等来对火灾进行预测预报，对于开切眼、因故停采、停采撤架、或者工作面以不正常速度推进的时间，当采空区、上隅角、工作面等处出现的一氧化碳达到一定值或者放顶煤的煤温超过50度的时候，就采取每天注氮16小时。
3.3 地面建立集中灌浆系统
为了保证矿井的安全生产，矿区地面建立了集中灌浆系统。集中注浆管理，把地面泥浆搅拌池内的泥浆输送至工作面，从而建立起泥浆隔离带，防止煤炭自燃向地面蔓延。注浆的系统工艺等如下：用30立方米/小时立方的黄土制浆设备，注浆事工作面每推进300米的时候，就建立一条20米左右地隔离带，用这种方法延缓采空区的浮煤自燃。
总之，当工作面CO浓度异常升高时，要及时采取综合防灭火措施，千万要避免CO继续升高。如有相邻的采空区存在时，防灭火灌注应同时考虑关联区域；近距离煤层群开采时，应考虑邻近层的煤层及采空区的防灭火问题。除了上述几种措施还有上下隅角堵漏、“三带”的测定、煤体注水、地表堵漏等措施防治综放工作面采空区的自燃。
参考文献：
[1]孟现臣，大倾角综放工作面煤层自燃防治技术[J].矿业安全与环保，2007，34（5）.
[2]李德军，易燃煤层综放工作面自燃综合防治研究[J].山西煤炭，2010，30（10）.
[3]南华、杜卫新、周英，易自然巨厚煤层综放面平巷支护研究[J].矿业安全与环保，2007，34（1）.