综放工作面防灭火技术的应用
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作者: 史广山
[摘 要]本文从各个途径总结了综放工作面如何进行防灭火工作。详述了综放工作面防灭火的途径，综放工作面防灭火技术措施的种类。
[关键词]综放工作面 防灭火技术 应用
中图分类号：TM933.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0227-01
前言
综采放顶煤技术具有生产效率高、巷道掘进率低、搬家次数少、地质条件适应性强、易于实现单机单面高产、材料投入少、生产成本低等优点。在南山矿大力推广使用，实现了矿井的高产高效。但是南山矿主采的15号和18号层煤自燃发火期短，最短在18天。这样，南山矿的综放工作面防治煤层及采空区自燃发火就显得格外重要。
一、综放工作面防灭火的途径
南山矿煤层的自然发火期一般为1-3个月，最快18天。因此综放工作面综合防灭火应在工作面设计、生产技术措施、生产人员管理等几个环节上下功夫，根据现场实际情况，结合综放技术的工艺特点，采取多种不同的防灭火措施，延长工作面未采煤层和采空区留煤的自然发火期。
延长煤层自然发火期的途径有：1降低煤的氧化速度和氧化生热。减少漏风，降低自热区内的氧浓度；选择分子直径较小、效果好的阻化剂或固体浆材，喷洒在碎煤或压注至煤体内使其充填煤体的裂隙，阻止氧分子向孔内扩散。2增加散热强度，降低升温速度。增加采空区留煤的分散度以增加表面散热量；对于处于低温时期的自热煤体可用增加通风强度的方法来增加散热；增加煤体湿度。
二、综放工作面防灭火技术措施的种类
1、从减少和空气接触的煤的思考方向来考虑，有以下几种方法；
⑴应采用顶煤冒放性最好的支架。
南山矿通过比较高、中、低位放顶煤技术的优缺点，决定采用低位放顶煤技术，顶煤冒落效果非常好，既提高了原煤回采率，提高了煤炭产量，也减少了采空区留煤，降低了采空区留煤自燃发火的危险，保障了生产的安全。
⑵采掘巷道分段掘送，减短煤的暴露区域。采区工作面的主要运输巷、主要回风巷都应采取在煤层底板岩石中掘进的方法，分段掘送入风上山、回风上山揭煤，再分别掘进煤平巷与切眼勾通。这样可使整个煤层暴露在巷道中的区域最短，在煤巷中所暴露煤体的生产周期短于煤的自然发火期，从而防止整个块段煤氧化发热生温达到着火点。
⑶两巷喷碹处理。运输、回风两条煤巷中对所暴露煤壁进行喷碹处理，使用材料为水、水泥、沙子，比为1：1：2.5。理论上要求喷碹厚度10cm，根据实践经验，喷碹厚度在5cm左右即可满足生产要求，同样是为了减少与空气接触煤的面积，防止煤与空气接触氧化生温发热达到着火点。
2、从降低与煤接触空气中氧浓度的思考方向来考虑，有以下几种方法：
⑴短壁布置工作面。按漏风大小和留煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：冷却带、氧化带、窒息带。
根据南山矿的井下地质条件和生产实践经验，南山矿井所贮煤层的三带划分分别为冷却带：3-15m；氧化带：5-20m；窒息带：20m以上。南山矿煤层的自然发火期为1-3个月，为了确保采空区留煤能够在煤的自然发火期内进入窒息带，从而保证采空区留煤不发生自燃，因此确定工作面向前推进速度应大于30m/月，根据所引进综采设备的生产能力，确定综放工作面长度最长不能超过155m，以100-120m为宜，根据煤层的实际自然发火期来确定。
⑵均压防灭火。均压防灭火的实质是，在保证综放工作面安全生产及综合防尘的正常风量及风速的前提下，通过在综放工作面回风侧设置风窗、风障等通风构筑物和使用风机、调压气室、连通管等调压设施，改变漏风区域的压力分布，降低通过工作面风流的风速，降低漏风压差，减少向采空区漏风，从而达到抑制采空区留煤自燃、惰化火区、或熄灭火源的目的。
适合于在保证安全生产的前提下通风量较大的综放工作面。
⑶采后及时灌浆注沙封闭。当工作面进入到收尾阶段前，在回风道预埋管路。或采取随采随灌的方式，通过预埋管路向采空区灌浆注沙，并在工作面收尾后及时封闭，防止继续向采空区渗入氧气。灌浆防火的粘土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合配制成一定浓度的浆液，借助输浆管路注入到采空区里，浆液充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，降低氧气的浓度，减少采空区留煤与氧气接触的机会，从而达到防灭火的目的。南山矿使用材料主要为电厂飞灰。
⑷旧巷、两巷注凝胶防火。在两个容器中分别装入水玻璃（主要成份为SiO2）、化肥（主要成份为NH4NO3，后期使用过NaHCO3），和水按1：15的比例充分混合，分别通过两根水管和三通汇入到一根水管内，再通过90型泵注入到煤体内，经过化学反应所生成的化合物（NH4）2SiO3（后期产物为Na2SiO3）具有阻燃的特性，从而防止煤体氧化生温。该技术由于成本较低，且用于扑灭煤体中的着火点，防止煤层自燃效果较好，因此在南山矿的综放工作面防灭火工作中大力使用，获得了较好的效果。
⑸采空区注氮。氮气的气体性质不活跃，属于隋性气体，是空气中的主要成份，具有不可燃的特性，既可以迅速有效地扑灭明火，又可以降低采空区内氧气的浓度，同时液氮还具有冷却降温的作用，可以有效地防止采空区留煤自燃。
⑹采空区布置顶板尾巷，防止本层尾巷向采空区扩散空气。布置顶板尾巷的目的是排放煤层及采空区内贮存的瓦斯，顶板尾巷是在顶板煤层中相对于回风平巷内错10-15m布置的一条独头巷道。且顶板尾巷不宜距离过长，使煤体长期暴露在空气之中。
3、从控制产生自热的煤体温度在着火点以下，使煤体降温的思路来考虑，主要有以下技术措施：
⑴煤体两巷注水降温。南山矿各个生产采区成立了专门的注水队，由技术区长负责管理，在上、下两巷中用爬道钻或锚杆钻机向工作面及两巷顶板煤层打钻注水，既可以实现软化煤体、降低煤尘、提高煤的采出率的目的，也可以使煤体降温，控制煤体温度在着火点以下，从而延长煤的自然发火期。
⑵放顶线喷雾降温，并喷洒阻化剂。液压支架后部装设有喷雾器，通过喷雾器可以对冒落的顶煤和采空区留煤进行除尘和湿润处理。即可以消尘也可以使采空区留煤降温，同时实现防尘和防灭火两项内容。同时在工作面支架的架间喷洒阻化剂（主要成分为MgCl2），当工作面采过该位置后，阻化剂可以有效地抑制采空区留煤的升温自燃。此种方法在近几年的综放工作面广为应用，效果较好。
三、综放工作面开展防灭火工作应抓好的几个环节
1、应抓好工作面设计环节。在开始对综放工作面进行设计时，应当根据工作面所处的地质条件，合理地布置巷道。同时根据具体的工作环境，选用多种防灭火技术措施。
2、应抓好防灭火技术措施的执行和管理。在正常生产过程中，应该按照作业规程和措施所拟出的措施执行方案严格地执行，采区领导班子作好日常的监督管理工作，保证每个方案都能得到很好地落实。
3、应大力做好职工的安全防火思想教育。在日常工作中，人的因素是最重要的。因此应该努力做好职工的安全防火思想教育，提高职工的思想认识，工作的责任心和综合素质，才能确保能主动严格地按照技术措施所规定的内容去执行。
因此，我们要在具体生产过过程中不断地实践、探索、总结，提高和改进现有防灭火技术措施的执行效果，不断地更新综放工作面防灭火技术措施的内容。为保证综放工作面能够安全正常地生产，为全矿的煤炭生产做出我们自己的贡献。
作者简介
史广山（1966 ─ ），男，2008年毕业于鹤岗矿务局职工大学采矿专业，专科学历，助理工程师，长期从事采掘管理工作，现工作于龙煤鹤岗矿业公司南山煤矿。
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