采煤工作面煤層自燃原因分析與處理對策

1、采煤工作面煤層自燃原因分析與處理對策摘要：一般情況下，在煤層自燃發(fā)火的時(shí)候，需要經(jīng)歷潛伏期、自熱期和燃燒 期三個(gè)階段。為了能夠有效地預(yù)防和控制煤層自燃的現(xiàn)象，企業(yè)員工應(yīng)首先充分 掌握煤層自燃的法律，和了解引起煤層自燃的因素，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)有效的 預(yù)防和控制煤層自燃。關(guān)鍵詞：自燃煤層；防滅火措施；煤礦企業(yè)是促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要企業(yè)之一，也是人們生活中不可缺少的 一項(xiàng)重要能源。目前，隨著煤層自燃發(fā)火事故的不斷發(fā)生，不僅給企業(yè)效益帶來 了影響，而且對企業(yè)員工的人身安全也造成了一定程度的威脅。一、工作面采空區(qū)CO異常原因分析根據(jù)采煤工作面回采地質(zhì)資料并結(jié)合采煤工作面開采情況分析，采空區(qū)具備 煤層

2、氧化自燃的條件，具體原因分析如下。采煤工作面回采初期采空區(qū)殘留了大量的浮煤。切巷在掘進(jìn)過程中由于受 斷層的影響，采煤工作面從運(yùn)輸巷往上71m段為巖巷（斷層區(qū)域），斷層帶煤層 處于回采煤工作面的頂板上方，采煤工作面回采過程中大量的煤體垮落至采空區(qū)。采煤推進(jìn)度緩慢，為煤層氧化提供了足夠的時(shí)間。采煤工作面由于受斷層 的影響，采煤工作面運(yùn)輸巷往上71m段均為巖巷，加之頂板破碎，容易冒頂堵塞 通風(fēng)斷面及壓死采煤工作面溜子，巖石段采用人工開幫的方式進(jìn)行推進(jìn)，整體推 進(jìn)度緩慢，為煤層氧化提供了足夠的時(shí)間。采空區(qū)存在足夠的氧氣。采空區(qū)在抽放負(fù)壓和主扇負(fù)壓的共同作用下，部 分風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)，為煤層氧化提供了氧氣

3、來源。采空區(qū)具有一定儲熱條件。由于進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量不足以將煤層氧化產(chǎn)生 的熱量帶走，加劇了采空區(qū)煤層氧化速度，導(dǎo)致該采煤工作面采空區(qū)CO濃度發(fā) 生異常。與相鄰巷道交叉處容易發(fā)火。由于煤礦工程設(shè)計(jì)的原因，工作面上、下巷 道與相鄰巷道上、下交叉，因交叉巷道布置在同一層煤中，因此二者之間的交叉 間距較小，在這種情況下，就會導(dǎo)致兩條巷道之間出現(xiàn)漏風(fēng)的現(xiàn)象，從而引起煤 炭自燃。二、煤礦煤層自燃發(fā)火因素回采工作面采空區(qū)自燃因素分析。根據(jù)氧化情況的不同，我們可以將采場 分為氧化帶、冷卻帶和窒息帶三個(gè)層次。其中，冷卻帶和窒息帶在開采過程中煤 氧化所生成的熱量不會儲存很長時(shí)間，從而導(dǎo)致熱量不會大面積積聚，因此，

4、無 論是冷卻帶還是窒息帶，都不會有煤層自燃發(fā)火的現(xiàn)象發(fā)生。而氧化帶則不同， 相對于冷卻帶和窒息帶來說，氧化帶在采場中的空間位置會隨著開采的進(jìn)度逐步 向工作面移動(dòng)，與此同時(shí)，氧化帶的寬度也會隨著外界的條件而發(fā)生變化。當(dāng)氧 化帶達(dá)到一定寬度的時(shí)候，回采工作面采空區(qū)就容易出現(xiàn)煤層自燃發(fā)火的現(xiàn)象。兩道兩線自燃因素分析。在煤礦開采過程中，由于開采方式選擇的不同， 一些方法和容易導(dǎo)致遠(yuǎn)離煤壁的采空區(qū)部分出現(xiàn)上部松動(dòng)、底部壓實(shí)的現(xiàn)象，這 種情況會導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)主要經(jīng)過上部松動(dòng)的不燃性巖石空間，進(jìn)回風(fēng)道和停采 線上，覆頂板由于煤壁的支撐作用呈懸壁梁狀態(tài)，煤壁和煤柱附近空間相對來說 比較疏松，形成漏風(fēng)通道，加上

5、又有浮煤堆積。隨著時(shí)間的不斷推移，這種現(xiàn)象 也會越來越明顯，此外，老頂彎曲還會不斷加大，懸壁梁狀態(tài)跨度也會不斷減小， 礦山壓力不斷增高，區(qū)段煤柱以及附近密閉逐漸造到破壞，使漏風(fēng)從小到大逐漸 增加，在風(fēng)流從小到大增加過程中，必然有適合煤炭自燃的風(fēng)流存在，只要此種 風(fēng)流存在的時(shí)間足夠，煤炭就能夠自燃。季節(jié)性自燃因素分析。通常情況下，煤層自燃發(fā)火現(xiàn)象在冬季的發(fā)生次數(shù) 要比其他季節(jié)多，這主要是各個(gè)季節(jié)氣候特點(diǎn)不同所導(dǎo)致的。冬季相對于其他季 節(jié)來說，地表空氣較為寒冷干燥，井下特定深度的煤層溫度在這個(gè)季節(jié)要高于地 表的溫度，在這樣的條件下，一旦有風(fēng)從井巷進(jìn)入，那么就會導(dǎo)致煤層的氣溫不 斷上升，濕度也會進(jìn)一

6、步減小，久而久之，井下特定深度內(nèi)的空氣就會越來越干 燥，這種干燥的空氣一旦流入氧化帶，就會造成熱量積聚，隨著時(shí)間的推移，這 種熱量越來越強(qiáng)，就會導(dǎo)致煤層自燃發(fā)火的現(xiàn)象發(fā)生。傾斜巷道自燃的影響因素分析。傾斜巷道氧化區(qū)溫度變化，導(dǎo)致自燃風(fēng)壓 對漏風(fēng)風(fēng)流產(chǎn)生影響，漏風(fēng)為下行風(fēng)時(shí)，氧化區(qū)溫度升高，自然風(fēng)壓呈現(xiàn)浮力效 應(yīng)，使氧化帶漏風(fēng)減小，溫度降低，在降溫的作用下，節(jié)流效應(yīng)大于浮力效應(yīng)， 又出現(xiàn)增加漏風(fēng)的趨勢，使漏風(fēng)流向和風(fēng)量頻繁變化，使氧化區(qū)的空氣與熱能不 斷與附近區(qū)域交換，預(yù)熱附近煤炭的同時(shí)也獲取了氧氣，氧化生熱持續(xù)發(fā)展并能 形成熱量積聚，也有利于煤炭自燃。在向斜軸部頂板應(yīng)力集中帶區(qū)段煤柱采空區(qū) 密

7、閉破壞重，易于漏風(fēng)，自燃發(fā)火率自然就高。三、防滅火措施采空區(qū)注氮?dú)?。采煤工作面回采前，在采煤工作面運(yùn)輸巷鋪設(shè)一趟4寸注 氮管延伸至距切巷2m位置，并在注氮管終端打設(shè)木垛對注氮管進(jìn)行保護(hù)。通過 地面注氮泵連續(xù)不斷地向采空區(qū)注氮（注氮濃度不低于97%），以擴(kuò)大采空區(qū)窒 息帶，減少采空區(qū)氧氣供給量。向采空區(qū)注水。根據(jù)工作面所處位置的地質(zhì)構(gòu)造情況，在采煤工作面回風(fēng) 巷及運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)施工注水鉆孔，向采空區(qū)后方裂隙帶進(jìn)行注水。在工作面回風(fēng)巷 及運(yùn)輸巷向采空區(qū)施工頂板穿層注水鉆孔11個(gè)，其中工作面回風(fēng)巷施工注水鉆 孔8個(gè)（1#、2#、3#、4#、7#、8#、9#、10#），運(yùn)輸巷施工注水鉆孔3個(gè)（3#、 5#

8、、6#），注水鉆孔終孔位置控制在綜采支架后方15m位置和采空區(qū)頂板往上 20m的位置。所施工的鉆孔全長采用廢舊鉆桿和1寸管下套管，在鉆桿末端和1 寸管末端加設(shè)高壓變頭、水表和壓力表，所下套管與供水管路聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行注水。采 用此方法有效降低了采空區(qū)遺煤的溫度，大大降低了煤體氧化速度，并且每班派 人現(xiàn)場檢查鉆孔施工及注水情況，根據(jù)注水量、注水壓力、采煤工作面CO濃度 和溫度及時(shí)調(diào)整鉆孔注水量。減少工作面的配風(fēng)量。該綜采煤工作面回采初期配風(fēng)量為1576m3 / min， 為減少進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)量，減少煤層氧化所需的供氧量，并保證采面瓦斯不超限 的情況下，將采煤工作面的配風(fēng)量由原來的1576 m3/min調(diào)

9、至832m3/min。減少采空區(qū)瓦斯抽放量。該綜采煤工作面回采初期，上隅角留設(shè)一趟350mm瓦斯抽采管路、頂抽巷留設(shè)兩趟350mm瓦斯抽采管路，為減少采空 區(qū)漏風(fēng)，將采煤工作面上隅角留管停止抽放，頂抽巷由原來的2趟350mm瓦斯 管抽放調(diào)整為1趟抽放，并將瓦斯抽放泵由原來的560kw泵調(diào)整為250KW泵抽 放，大大減少了采煤工作面的抽放量（抽放混合量由原來的263m3/min降至 118m3/min），逐步提高頂抽巷抽放濃度，抽放濃度由原來21%增加至34%。采用上隅角噴淋裝置向采空區(qū)噴灑水。在采煤工作面上隅角處安設(shè)1寸 PVC管噴淋裝置實(shí)行24小時(shí)連續(xù)向采空區(qū)噴淋灑水，確保采空區(qū)處于濕潤狀態(tài)。在采煤工作面及采空區(qū)噴、灑阻化劑。采煤工作面移架前后對采空區(qū)及架 間進(jìn)行灑水、撒石灰、噴灑濃度10-20%的氯化鎂。加快采煤工作面的推進(jìn)度。加快采煤工作面的推進(jìn)度，每月保持60m以上 的推進(jìn)度，盡快將氧化帶甩至窒息區(qū)，防止煤層自燃氧化。加強(qiáng)采空區(qū)及采面架子附近CO及溫度的監(jiān)測監(jiān)控，并對氣樣進(jìn)行色譜分析， 掌握火災(zāi)氣體的變化趨勢，及時(shí)采取應(yīng)對措施。通過采取上述各項(xiàng)綜合防滅火措 施后，采空區(qū)煤層氧化速度得到了有效控制，采空區(qū)CO濃度保持穩(wěn)定后逐漸下 降，采空區(qū)CO濃度保持正常穩(wěn)定狀態(tài)，CO濃度一直保持在10ppm左右。煤柱巷頂自燃防治措施。對于煤柱巷頂自燃發(fā)火防治，可以根據(jù)煤層的具 體情況，