张峰 李亮
济宁何岗煤矿 山东济宁 272075
摘要：矿井火灾是直接危害矿井安全生产的主要灾害之一，而其中大部分火灾事故是自然发火引起的。煤矿自燃火灾不仅释放大量有毒有害气体，还可能引发瓦斯、煤尘爆炸进而危及矿工生命安全，不仅对矿井效益造成重大损失，而且严重阻碍高产高效矿井的建设。本文对煤矿采空区自然发火的综合防治进行分析，以供参考。
关键词：煤矿采空区；自然发火；防治探讨
引言
由于煤层具有自燃性，需要对煤层采取一定的防灭火技术措施。考虑到防灭火的有效性，本文采用地面束管监测、黄泥灌浆和注氮等技术。为了验证防灭火的效果，在3个工作面回采期间，监测上隅角和回风流中的瓦斯含量。
1采空区自然发火特征
通常情况下，煤矿采空区自然发火的特征主要分为三个时期，具体如下：（1）潜伏期。在低温条件下，空气中的氧气将会被煤吸附，并在煤表面产生初级氧化物，此时如果化学活性增加，将会导致煤的着火点降低，进而诱发自然发火。实际上，潜伏期长短主要取决于外部环境条件和煤化程度；（2）煤的自热期。该过程中，会不断加快煤的氧化速度，并将煤中不稳定的氧化物转化为CO2和CO气体，并导致煤温持续升高。如果煤温大于自热临界值（60℃-80℃）时，将会导致煤温急速上升，加快煤体的氧化进程，出现干馏现象，同时该过程中还会产生可燃性气体，如H2、CO和芳香族的碳氢化合物，进而在巷道壁和支架上出现水珠现象；（3）自燃期。当煤体温度继续升高，并且达到300℃-350℃的临界着火温度时，就会出现煤层自燃现象，并产生大量的二氧化碳和一氧化碳气体，同时还会出现明火和烟雾。
2煤矿发生火灾的主要原因
就目前煤矿资源开采的实际状况来讲，依然潜存着较多的火灾隐患。致使煤矿出现火灾的原因主要有两种，分为内因和外因，其外因重点是指相关技术工人在操控期间产生了违规的行为导致了火灾的发生，或是因为机器设施运转时产生不良问题而引发了火灾。比如，一些技术工人在矿井中吸烟或是使用明火，一些机器设施在运行期间产生故障而擦出火花，都会容易引起矿井中瓦斯着火或是爆炸。而内因引发的火情重点指的是煤炭出现自燃情况，假如矿井中的通风工作不到位，煤矿中的气温长期在很高的水平上，就会降低了煤炭自身的自燃点，一旦到达这一自燃点，煤炭一定会产生自燃，如果没有实时发现和治理那么就会出现煤炭大范围燃烧的状况，最终引起火灾。想要减小煤矿火灾的发生率，对煤矿内部进行科学、合理、有效的通风是非常关键的。
3煤矿采空区自然发火的综合防治对策
3.1合理选择开拓、开采方法
在进行矿井开拓、开采设计过程中，要对下述矿井防灭火工作要求给予综合考虑：①综采工作面最好在一定区域范围内保留大约40m的隔离煤柱，以免多个采空区连成一片；②新布置的综放工作面要尽可能的靠大巷一侧保留超过50m的永久煤柱；③在布置综采工作面过程中，严禁留设泄水巷及辅助切眼，避免与采空区连通的通道，从而降低漏风发生概率；④在回采阶段，尽可能不留或少留顶煤。
3.2减少采空区浮煤避免浮煤氧化
要做好进风道、回风道、开采线、停采线的管理，其是降低采空区自然发火的常用手段。通常情况下，综采工作面开采线最好选择放震动炮强治放顶，以确保其冒落严实。同时按要求清除干净综采工作面停采线，不留浮煤及其他可燃性材料。为了避免浮煤氧化，还需要尽可能减少煤炭暴露面，降低采空区丢煤量，采取措施及时清走采掘过程中产生的浮煤。而对其他地点的浮煤，可以选择沙土覆盖方式给予解决。为综采面进风道、回风道、开采线、停采线选择喷洒高分子阻化剂，并结合煤巷服务年限来对其实施刷白、喷浆等处理措施，这样可以有效抑制浮煤氧化，降低采空区自然发火的可能性。
3.3工作面及进回风巷监测监控
工作面回风上隅角人工吊挂甲烷、一氧化碳、氧气便携检测仪，随时观测，发现异常及时采取应急措施。所有便携检测仪每班必须更换，带班队干在领取时要检查便携仪完好情况;在1－2煤总回设置甲烷、温度、一氧化碳、风速;在12下208回风设置甲烷、温度;12下208工作面设置甲烷、一氧化碳、粉尘、温度;12下208前隅角设置甲烷、氧气;12下208后隅角设置甲烷传感器，实时监控12下208工作面区域气体变化情况。
3.4地表巡查与回填
①地表裂隙、漏风检查方法。全员分散巡查，在统计裂隙具体位置做上明显标记;秋冬天易成霜时节，重点检查地表不易结霜、积雪融化快的地点，做好标记;利用无人机从空中俯瞰地表，并拍照取点;释放SF6示踪气体确定漏风通道;夜间利用红外热成像仪检查温度异常点;②地表回填。采用了重点区域集中堵漏与日常巡查堵漏相结合的方式进行地表回填。日常由通风队地表勘查员每天对地表进行巡查，组织人员对裂隙进行人工填堵，填堵后再进行夯实。针对一些裂隙较大，人工填堵难度大的，安排装载机等机械进行集中填堵。已填堵的地表经常会再次塌陷、出现裂隙、漏风，因此需要进行二次、三次乃至多次回填。
3.5加强工作人员防火防灾思想意识教育
针对煤矿生产工人，必须学习时长对其开展有关防火防灾知识的宣传和培训，可采用集体培训、进行知识竞赛、张贴海报等形式来宣扬防火防灾的常识和应对方法，保证深入人心;另外，还需将每一天的班会时间有效运用起来，或针对不同的生产时段，综合项目的实际近况与实地状况，探析容易产生火灾的隐患，预先规划对应的解决方案，同时将各种灭火设备统统准备好，严格遵照规范落实到位，保证在发生火情的第一时间开展灭火活动;一旦发生火灾，不但需要实时报告给有关部门与上级领导，还需要立即组织人员展开灭火行动，另外还需和该地区的消防部门取得联系进行全力配合，火灾过去以后要尽快实施讲评整改，将火灾的经验和教训登记到施工方案内，保证以后不会再出现相同的问题。
3.6注氮防灭火技术应用
采空区注氮可降低采空区内氧气的浓度，且具有一定的散热降温能力，通过大量的氮气可降低采空区“氧化带”内氧气浓度及温度，抑制遗煤的氧化反应，起到采空区自然发火防治的作用，因此确定采用注氮防止10-100工作面采空区的自燃。注氮管路：回风大巷内的制氮硐室→10-100进风巷→靠近10-10工作面下隅角的采空区。注氮管布置在进风巷下隅角，下隅角顶板垮落前铺设管路，出气口通过直径159mm的钢管保护，注氮管采用直径50mm的铁管，出气口通过钢丝悬吊在顶板上，确保注氮口距离底板0.5～0.7m，采用开放式方式，连续注氮，注氮压力为1.5MPa；当注氮孔深入采空区10m后开始注氮，深入采空区70m后停止注氮，重新埋设出气孔，出气孔及套管安装见图1。
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图1注氮管路布置
结束语
综上，目前的煤矿防灭火技术和手段虽有了较大的发展与提升，但还需不断完善和提高防治技术水平，研发和创造新的技术手段，以便能够及时应对危机形势。有效防范火灾是煤矿安全工作的重要一环，也是杜绝重大事故、实现煤矿安全状况根本好转的关键。
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