急倾斜煤层火灾防治措施综述

徐冰

（国投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

急倾斜煤层火灾防治措施综述

徐冰

（国投新集能源股份有限公司，安徽 淮南232100）

煤炭自燃发火是矿井的一大灾害，它不仅影响生产，使国家资源遭到损失，还会因回采率低使矿井般务年限缩短，降低矿井投资效益。更为严重的是一旦发生火灾，如果处理不妥，很有可能诱发重大瓦斯、煤尘爆炸事故，使矿井蒙受损失，职工的生命安遭受威胁。因此防治煤炭自燃发火就成为煤矿生产中的重要环节。安徽国投新集有限公司新集三矿为急倾斜煤层开采矿井，特殊的煤层条件决定了矿井火灾的特殊性，本文主要介绍了国投新集能源股份有限公司新集三矿多年来针对急倾斜煤层火灾防治措施及经验。

急倾斜煤层；火灾预防；注氮；注浆

1 矿井概况

安徽国投新集有限公司新集三矿为急倾斜煤层开采矿井，矿井核定生产能力为75万吨/年。主采煤层为13煤、11-2煤、8-1煤，各煤层平均厚度分别为3.8m、2.65m、2.71m。各煤层的倾角为60～90度。矿井开拓方式为立井多水平、集中大巷、分区石门开拓。采区巷道布置方式为各煤层分别布置采区巷道，煤层内采区巷道为生根系统小眼平行布置，小眼间距5米。矿井的开采方式为采区内各煤层至上而下开采，工作面后退式。采用沿走向推进，伪倾斜柔性掩护支架放炮落煤，全部陷落法管理顶底板的采煤方法。根据三矿急倾斜煤层采区生根系统为小眼布置的特点，建矿以来煤层自燃发火大多发生在采空区封闭墙附近。

2 急倾斜煤层防灭火特殊性

2.1 束管监测系统

急倾斜煤层工作面开采后采空区内煤矸依靠重力自然下落，如安设束管监测系统冒落的煤矸容易将束管砸坏，使束管起不到应有的监测作用。

2.2 灌浆问题

新集三矿采煤方法为伪倾斜柔性掩护支架采煤法，开采过程中一般首先回采上部工作面，等上部工作面开采完毕封闭一段时间后，方布置下一工作面。如对煤层灌浆后易造成溃浆溃水，对下一回采工作面构成水患威胁。

3 急倾斜煤层火灾预防措施

3.1 采用夹层注浆技术对采空区进行封闭

工作面回采完毕以后，在45天内对采空区进行封闭。为确保采空区封闭质量，采用夹层注浆技术进行封闭：首先由通风区划定封闭位置，并对封闭位置前后5m采用双棚支护，增加支护强度；然后使用瓦石、砂浆砌筑两道密闭墙，并对施工位置巷道进行掏槽，掏槽深度不小于500mm，墙体厚度700mm，双墙间距1m，最后对双墙之间夹层注满水泥，并对外侧墙壁进行喷浆。

采用夹层注浆技术对采空区进行封闭，极大的增加了密闭强的严密性，提高墙体抗压能力，极大的减少了采空区漏风造成的自然发火事故。

3.2 氮气惰性气体防灭火技术

惰性气体防治矿井火灾，是世界主要产煤国家所公认为行之有效的技术措施。我国早在50～60年代曾使用炉烟（地面固定式燃烧煤炭制取含有N、C的一种惰性气体）、干冰（固态CO2）防治矿井火灾；进入70年代，四川天府煤矿、辽宁阜新等局进行液氮防治火灾的试验与应用，取得了成效；进入80年代末，抚顺局利用氧气厂尾气（氨）在厚煤层放顶煤综采面防治采空区自然发火成功。

目前，地面永久制氮系统及井下移动制氮机是矿井防灭火氮气的主要来源。现在新集三矿通过在地面建立永久制氮机站，通过风井、水平巷道各级上山布置主干管路，分水平、分阶段布置支管路，对各采区密闭墙内进行注氮，惰化采空区内气体，达到防止采空区自燃发火的目的，并取得了良好效果。

现通过新集三矿2013年3月11日对241105采空区注氮前后采空区内气体变化情况分析注氮效果（见表1）。

图1 采空区双层注浆封闭示意图

表1 采空区气体分析表 （检测日期：2013-3-11）

通过注氮前后采空区内气体变化情况可以明显看出，注氮后采空区内氧气浓度明显降低。说明通过采区密闭墙内注氮，可以有效惰化采空区内气体，达到防止采空区自燃发火的目的。

3.3 利用标志气体对煤层火灾进行早期监测

煤层自燃程度与标志气体的关系煤是以碳氢为主体并含有其他矿物元素的矿物体。煤体自燃一般要经过潜伏期（即吸附氧化）、自热期（即氧化聚热）、发展期（即着火临界阶段）和发生明火等阶段（个别煤种并不一定经过这4个阶段），由于煤自燃的各个阶段温度不同，所产生具有代表性的气体也不同，如CO、C2H4、C2H2等。如果我们利用这些气体作为煤层自燃的标志气体，对其进行预测预报，可以对判别煤的自燃程度，及时采取针对性的措施，消除隐患，防止其发展成灾等工作有着指导性的意义。

新集三矿每7天对全矿采空区密闭墙内气体温度等情况进行普查一遍，并对重点区域定期取气样利用气象色谱仪进行气体分析，掌握煤层内CO、C2H4、C2H2等各项指标的内在规律，从而有效地防止煤层火灾的发生。退一步讲，即使产生了煤层火灾隐患，若煤层火灾的早期预测预报工作扎实，手段齐备，装备齐全，就能及时发现隐患，准确判断煤自燃处在什么样的阶段，可以将隐患消除在灾害之前，达到防患于未然的目的。

3.4 矿井火灾预测预报系统

对煤矿井下可能发生火灾的危险地点进行监测并将监测结果传输到地面调度室进行分析，以便及时发现险情，采取措施消除火灾隐患，提高矿井抗御火灾的能力。同时可用来观察被封闭火区的灭火质量。用火灾预测预报系统预报外因火灾的主要目的在于火灾发生的初始阶段及时发现火源，确定火区位置，发出报警信号，方便调度室及时采取有效的对灾变处理措施，将火灾扑灭在发生的初期。

新集三矿于2004年底安装了井下安全监控系统，在井下各回风石门、回采工作面及密闭墙前安设了CO传感器、温度传感器、烟雾传感器等，其中CO传感器16台，温度传感器7台，烟雾传感器7台，对井下有火灾危险的区域性和地点的CO和温度变化情况进行时时监控，及时发现隐患并进行处理。

4 小结

急倾斜煤层自燃发火是诸多因素综合作用的结果，并且有一定的规律可循；加强采掘工作面的现场管理，提高工程质量，提高广大职工的防火意识，是减少或消灭煤层自燃发火的重要前提。另外，坚持采空区防灭火预测预报工作，掌握自然发火征兆；加大通风设施维修力度，减少采空区漏风，从而尽可能减少采空区漏风供氧；科学合理地调配风量，严格按照《煤矿安全规程》要求的需风量配风，坚持低风量低风压原则，降低工作面采空区漏风风路两端的风压差，以减少漏风，进而达到防灭火的目的；加大防灭火投入力度，引进新的防灭火技术装备等措施，也是有效控制矿井火灾的重要组成。

致谢

本文对急倾斜煤层防灭火的研究报告的完成，是国投新集能源股份有限公司新集三矿各级领导及相关部门的大力配合的结果。另外，对本文所参考文献的作者在此致以衷心的感谢。

［1］国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2006.

［2］国家煤矿安全监察局.矿井火灾防治(新)B类[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.

［3］煤矿安全规程读本编委会.煤矿安全规程读本[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

［4］王省身，张国枢.矿井火灾防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990.

［5］王省身，等.矿井灾害防治理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.

［6］煤炭行业煤炭安全标准化技术委员会.煤炭行业标准汇编：煤矿安全卷(1-3)[S].北京：煤炭工业出版社，2007.

［7］陈水峰.煤矿自燃火灾防治[M].北京：煤炭工业出版社，2004.

［8］徐精彩，张辛亥等.煤层自樵胶体防灭火理论与技术[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

［9］古惠田，等.煤矿职工安全手册(河南神火煤电公司)[S].徐州：中国矿业大学出版社，2005.

Steep on Fire Control Measures of Coal Seam

XU Bing
(SDIC Xinji Energy Co.,Ltd.,Huainan Anhui 232100,China)

Coal spontaneous combustion is mine,it is not only a disaster,make national resources affect production loss,also because of low stoping rate of a coal mine,mine,shorten service benefit of investment.More serious is a fire,if negligent treatment,it is possible to induce significant gas and coal-dust explosion accident,mines,the worker's loss of life,under threat.Prevention of coal spontaneous combustion will become an important link in the mine production.Anhui rapid-developing xinji Co.,LTD as XINJI No.3 coal seam mining coal mine,the special conditions of mine fire determines the particularity,this paper mainly introduces the SDIC XINJI ENERGY COMPANY LIMI.ANHUIHUAINAN XINJI No.3 All these years for mine coal seam fire prevention measures and experience.

Steep coal seam;Fire prevention;Fill nitrogen;Fill slurry

王迎迎］