甘肃省平凉市华亭煤业集团公司744100
摘要：文章以华亭矿区为例，介绍其煤层特点，并分析此矿区煤层的自然发火危险性，介绍此矿区针对其特点和自燃发火危险性所采取的早期预测预报技术，以及具体的防灭火技术措施，以供参考。
关键词：自燃煤层；分层开采；防灭火技术
1引言
通过对华亭各煤矿煤层自燃规律的研究，易自燃位置主要是采空区遗煤厚度超过极限浮煤厚度的地段，主要是工作面两道、顶部采空区、联络巷附近及地质构造带等。当工作面推进速度较慢时，采用土袋及膨胀充填材料封堵两道处向采空区的漏风通道，并采用高分子胶体进行处理预防自燃火灾；巷道松散煤体充填堵漏和利用高分子胶体快速防灭火为基础，结合其它防灭火技术的切合实际进行综合防灭火，并且提出突发性火灾的应急防灭火技术方案。
2工作面概况
华亭矿区地处六盘山东麓陕甘宁盆地之西南缘，划分为12个井田，建设总规模为2060万吨/年。区内含煤地层延安组（J12y）共含11层独立煤层，经过可靠的对比，确定可采煤层自上而下为：煤1、煤3、煤5-1、煤5-2、煤5-3、煤5-4（煤5）。区内主要开采煤层为煤5组，为特厚煤层，层位稳定。煤质变化小，煤类单一。煤5层厚度变化较大，结构复杂，因此确定此煤矿区煤5组为较稳定-不稳定煤层。井田内煤1为中灰、中硫、中热值；煤3层为低灰、低硫、高热值；煤5层为低灰、特低硫、高热值长焰煤。
3自然发火危险性分析
华亭矿区煤层具有一般矿井煤层自燃主的特点，主要包括：开采煤层供风为自燃提供了必要条件；自燃一般起源于距煤体暴露面一定距离的深部；火源点隐蔽；自燃区域热容量大；火区易复燃；产生有毒有害气。此外，由于华亭矿区存在煤层群开采，复合煤层开采等，煤层自燃又具有独特性质，包括以下几个方面：华亭煤田开采煤层厚度比较大，为近距离复合煤层及煤层群开采，并且区内部分地区地质构造复杂，煤层自燃危险性相当大。华亭煤田煤层自燃规律复杂多变，自燃防治难度比较大。正常生产期间及停采撤架期间，采空区自燃三带位置的立体分布规律。煤层群开采时，由于临近层之间的漏风，顶部采空区有自燃危险。由于受生产条件、通风及煤层本身性质的影响，华亭矿区不同煤矿自燃“三带”范围各不相同，但均具有在三维空间分布的规律。立体三带的研究对厚煤层开采自燃防治意义重大。华亭矿区各矿采空区自燃危险区域水平方向处于距离工作面18m左右直至100余米的范围；在垂直方向上，处于架顶以上约1m至20余米的范围。当工作面推进速度缓慢时，有可能发生煤层自燃。
4自然发火早期预测预报技术
4.1采空区自燃危险区域监测方案
为了积累煤层火灾预防和治理的基础资料，对采空区气体等进行监测。由于采空区中部埋管相对困难，并且自燃容易发生在采空区靠两个顺槽处，监测点主要布置在工作面采空区两侧（如果可行，采空区中部最好也布几个观测点）。为了得到可靠的数据，工作面每推进100m可布置一组测点，共布置3~4组测点，以便准确地掌握采空区气体分布情况。“三带”监测数据也可以作为自燃预报的基础数据，如果监测到自燃标志气体的异常，需要及时采取防灭火措施，防患未然。
4.2采煤工作面自燃监测方案
由于工作面风量大，难以自工作面监测到采空区出现自燃标志气体浓度升高等变化。为尽早预报采空区自燃，日常监测点布置如下：工作面回风隅角处巷道顶部挂CO各CH4传感器，对气体进行实时监测；回风隅角处工作面后上部由瓦斯检查员每天用便携仪分析气体情况；在上隅角用气囊取气送至地面进行色谱分析，每天1次。温度测点的布置选取20架1处，每处分为支架尾梁部、顶梁部及尾梁以下松散煤体共3个以上测点。用金属管伸入到支架后部顶板最里端，抽出气样用便携仪分析其瓦斯及CO、O2等，如果有CO等标志气体异常，则采样带回地面色谱分析；瓦检员每班在工作面巡检测定。间隔50架，将MJ-8煤层火灾监测管插入工作面架后，对工作面架后气体和温度进行监测，测定周期为每天1次。如发现温度或者上隅角气体变化异常时，应将测点定位20架1处，并将测定周期改为每班1次。采空区深部气体监测采用MJ-8煤自燃火灾监测管进行拖管监测，每天1次。采空区回风侧深部埋管每天束管采气样进行色谱分析。
4.3掘进工作面及巷道自燃监测方案
每天在掘进头及巷道裸露煤体进行巡检，着重检测巷道相对较破碎段及地质构造带附近的自燃标志气体，并用红外测温仪测定巷道壁温度；如果巷道发现CO异常，首先应查明CO产生源，重点看巷道煤体破碎带，如裂隙带、顶板浮煤厚度较大带等。向煤体破碎带及断层带插入1/2吋管，从管内抽气，检测松散体内气体成分，进行自燃预报；掘进巷顶部有老空区时，施工过程中应尽量避免产生大量裂隙沟通顶部老空区。并且需要向顶部老空区布置温度与气体监测点，临测并对自燃进行预警；每天将监测数据填入固定表格，由相关技术人员分析采空区煤自燃的动态发展。
5防灭火技术措施
5.1工作面正常生产过程中采空区自燃防治
根据煤样自然发火实验，开采煤层实际最短自然发火期在一个月左右，必须采取必要的防灭火措施以保障安全生产。采空区进风和回风巷处（两道）和切眼与停采线（两线）是工作面的重点防灭火区域，根据现有防灭火装备和材料，建议采取灌浆和压注复合胶体为主的防灭火技术措施。采煤工作面防灭火技术措施如下：保障工作面正常回采；及时密封联络巷；采空区两道注胶隔离和堵漏；顶部老空区注胶防灭火。
5.2采空区开放式注氮
采空区注氮主要是稀释采空区内部的氧气浓度，减少松散煤体氧化的供氧量，从而对煤自燃的发生起到一定抑制作用。注氮方式：在机巷拖管注氮，注氮量不小1000m3/h，每天注氮6小时。注意事项：在注氮过程中一定要对工作面的两个端头进行封堵，并加强注氮管路的巡检工作，保证注氮管路的无破损和压短；对工作面上隅角的氧气浓度进行监测，当氧气浓度低于18%时，停止注氮。加强对注氮气的浓度的监测，保证气体浓度大于97%。
5.3掘进工作面及巷道防灭火方案
掘进工作面及巷道煤壁破碎，破碎带厚度超过0.6m时，须进行加固并喷涂；巷道冒顶区域应加强支护，并对巷道表面采取喷涂堵漏措施。喷涂厚度：50~100mm；喷涂范围：冒空区前后10m，顶板需全部喷严，并喷至顶板以下0.5~1.0m；喷涂材料：喷涂材料为水泥砂浆、聚氨酯泡沫或轻质发泡材料等；喷涂要求：喷射均匀、平整，不留孔洞及缝隙。
巷道冒空区或构造带等破碎煤体范围较大，难以喷浆等措施封堵严实的情况下，向松散煤体内插管注高分子胶体充填。注胶材料：MCJ12高分子胶体；注胶钻孔布置：钻孔倾角：60~90°；钻孔长度：终孔到实顶；钻孔间距：2~3m；套管要求：套管前端的花管长度不小于200mm；封孔质量：密实、牢固。注胶量：巷道冒顶高度大于1m时，每孔压注胶体4~10m3；巷道冒顶高度小0.5~1m时，每孔压注胶体3~6m3。
6结语
在对华亭矿区煤层特点进行分析之后，总结出其自燃发火危险性以及容易出现自燃的位置，然后针对此矿区特点采取相应的自燃煤层早期预测预报技术以及防灭火技术措施，而且在华亭矿区各矿实施该防灭火技术方案，有效地防止了煤层自燃的发生，保障了安全生产，取得了良好的社会、经济效益。
参考文献：
[1]李强强.采煤工作面底分层开采综合防灭火技术研究[J].山东煤炭科技,2017(11):86-87.
[2]宗磊,杨康,霍永杰.自燃煤层下分层开采防灭火技术实践[J].内蒙古煤炭经济,22016(3-4):92-92.
[3]武彦平,徐元强,薛再君,等.易自燃煤层特大型综放工作面回撤防灭火技术研究应用[J].内蒙古煤炭经济,2016(10):129-130.
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