综采工作面煤层自然发火空间展布规律与综合防治技术

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1、综采工作面煤层自然发火空间展布规律与综合防治技术大兴矿张强李生摘要:高瓦斯易自然综采工作面基本都面临着自然发火灾害的危害，根据以往成功的回采工作面所掌握的防火方法，每个综采工作面的防火工作都存在着一定的不确定性，除了存在工作面瓦斯涌出量大、自然发火期短的不利因素外，还有着工作面采空区“三带”分布情况还没有具体掌握、临近层采空区与工作面层间距较小、工作面抽采量与配风量如何优化、通风方式对原有注惰性步距效果是否产生影响等一系列不确定因素。通过多年的经验积累，采取了一整套行之有效的综合防火措施，有效的解决了上述存

2、在的问题，成功实现了绝大多数工作面的安全顺利回采。关键词：自然发火采空区“三带”分布综合防火1综采工作面自然发火现状井下煤炭自燃的频频发生已经成为阻碍煤矿井下安全生产的一大障碍，同时成为矿井工人生命安全的一大威胁。从对大兴矿过去10年间煤炭自然发火的数据统计来看，煤炭自燃大概占井下火灾的90%以上，有的煤层煤体自然发火期非常短，仅仅18天。引起大兴矿煤自燃的因素有很多，这些因素包括煤质及成分、煤层瓦斯含量、水分、采煤工艺、采煤方法、地质因素、煤的孔隙率和通风条件等。其中内因因素为煤质及成分、水分、煤孔隙率和

3、煤层瓦斯含量。外因因素有地质因素、采煤工艺、采煤方法和通风条件。煤质及成分在影响煤自燃过程中呈现规律性，水分既能够抑制煤的自燃又在一定程度上有助于煤的自燃，孔隙率大的煤容易发生自燃，煤层中瓦斯起到惰化煤体的作用阻止其氧化。采煤工艺和采煤方法能决定工作面的推进速度和回采率，从而影响煤自燃，通风条件决定采空区的散热及供氧，地质因素主要包括煤厚和倾角，厚度大倾角大容易使煤自燃。2综采工作面防灭火技术研究现状防灭火的过程就是阻止煤氧的复合反应或使煤氧复合速度降低至一定水平以下，令放热速度低于高温煤体放热的速度，进而

4、防止煤体温度升高导致着火或者使着火的高温煤体不断降低温度而最终熄灭的过程。影响煤自燃的主要因素有煤的表面活性结构浓度、温度和氧浓度。因此，抑制自燃火灾关键要从3个方面着手：一是惰化煤体，使其表面活性结构降低，从而放慢煤氧复合速度，进而防止煤自燃的发生；二是煤氧隔离，令自燃火灾窒熄；三是降低煤温，令煤氧化放热的强度减弱，最终使火熄灭。大兴矿综采工作面开采过程中，对于工作面综合防火工作存在的不利因素主要有以下几方面：(1)综采工作面开采过程中，自然发火期较短，且基本都属于易自然煤层，实际生产过程中煤层煤体自然发

5、火期最短仅仅为18天，局部构造地点实际发火期可能要比目前掌握的发火期短。(2)综采工作面在回采期间，因为受到瓦斯等因素影响，推进速度相对较慢（日均推进4～6m），造成采空区遗煤氧化时间较长，给采空区自然留下了隐患。(3)工作面通常为“U”型通风方式，对于采取此类型通风方式工作面的“三带”考察还是处在探索阶段，采空区氧气分布情况还并没有固定规律，埋管注惰性气体、埋管等布局要进行考察确定。(4)部分工作面周围临近层采空区与工作面间距较小，临近层采空区内气体运移情况对工作面采空区防火影响较大，同时采空区内煤柱防火

6、也要综合考虑。(5)部分工作面局部时间段采用“三巷”布置，“三巷”顶板及两帮松动圈煤体破碎、松散，遗留在采空区内易出现氧化蓄热。3综采工作面综合防火措施的确定及实施效果影响大兴矿煤自燃的主要因素有煤的表面活性结构浓度、温度和氧浓度。因此，防治自燃火灾关键要从3个方面着手：一是惰化煤体，使其表面活性结构降低，从而放慢煤氧复合速度，进而防止煤自燃的发生；二是将煤氧隔离，令自燃火灾窒熄；三是降低煤温令煤氧化放热的强度减弱，最终使火熄灭。3.1针对大兴矿综采工作面自然发火因素分析结论，总结出对综采工作面采取以下几方

7、面综合防火措施：工作面合理配风，加强工作面预测预报，考察分析采空区“三带”划分，调整最佳瓦斯抽采效果；优化工作面外围通风系统，综合考虑工作面采空区防火与上邻近层采空区之间的运移关系，建立“上下”采空区防火联合体；合理布置采空区注惰性气体及充填埋管布局，寻求最佳注惰性气体、充填防火效果；综合考虑工作面“三巷”松动圈防火措施，采取松动圈“立体”防火方法；利用均压防灭火技术措施达到预防和消灭火灾的目的，降低采空区漏风通道两侧的风压差，减少漏风；加强上、下隅角堵漏，隔绝对采空区煤体连续供氧。图1工作面煤体自燃过程3

8、.2合理配风，建立采空区“三带”划分模型3.2.1综采工作面采空区“三带”划分情况大兴矿综采工作面“三带”划分是直接依靠埋管取样测定的方法来确定，同时根据工作面实际条件，科学的布设取样点的位置和数量，提高数据资料的综合利用率。综采工作面回采期间基本利用4分铁管做管套，在上、下隅角硬帮侧埋设检测束管，当前一趟束管埋入采空区50m后，再埋设第二趟，当所埋设的束管进入采空区超过100m后，将不再对束管进行检测取样。每班