综合防灭火技术在ZF42105工作面治理中的应用

王俊龙

（陕西集华柴家沟矿业有限公司,陕西 铜川 727200）

煤炭自燃是煤矿重大灾害之一，煤层或采空区一旦发生自燃，造成的后果是非常严重的。本文通过对陕西集华柴家沟矿业有限公司ZF42105工作面采空区高温点采取的综合防灭火措施，来阐述综合防灭火技术对预防恶性火灾事故的重要作用。

1 引言

陕西集华柴家沟矿业有限公司矿井自1992年10月开始筹建，现矿井生产能力已达到100万t/a。柴家沟煤矿为一对主副斜井配斜风井单水平开拓，主井斜长697.8m，副井斜长681.7m，主副井坡度均为23°，风井斜长468.1m，坡度为25°。井田可采煤层为4-2煤层，煤层倾角3-5°，煤层平均厚度为5.61m。经陕西省煤炭工业局2009年度煤矿瓦斯等级鉴定，矿井瓦斯相对涌出量为2.76m3/吨，绝对涌出量为5.59m3/min,属低瓦斯矿井。矿井采用中央分列式通风，即主副井筒进风边界风井回风，自然发火期为3-6个月，属于易自燃煤层。

2 ZF42105工作面简介

ZF42105综放工作面位于一盘区的第五个工作面，该面采用综合机械化放顶煤开采，工作面配备风量为1050m3/min，相对普通综采工艺采空区遗煤较多，遗煤厚度极易超过0.4米。因此容易发生采空区煤炭自燃。

2007年5月经西安科技大学对柴家沟煤矿4-2煤层自然发火状况进行鉴定，鉴定矿井为“一级”自然发火矿井，现开采的4-2煤层的自然发火期鉴定结果为：3-6个月，最短自然发火期鉴定结果为：36天，煤层自然倾向性等级属一类，容易自燃。

3 ZF42105工作面临时密闭措施

针对CO超限出现安全隐患这一情况，陕西集华柴家沟矿业有限公司迅速采取措施，邀请西安科技大学教授和防灭火方面的有关专家进行现场勘查，制定了治理方案：

（1）立即对采面封土袋墙，每三天封一次，主要封堵两端头。

（2）注氮：从即日起对采面加大注氮，从原来的每日12小时变为24小时连续注氮（以500m3/小时为主）。

（3）注凝胶：从即日起由原来每月注凝胶3次变为每日三班连续注胶。

（4）两端头喷晒阻化剂：每日三班对两端头进行喷洒阻化剂。

通过对采空区开放式注氮、端头封堵（10米/次）、端头墙后注凝胶及加快推进速度的措施，截止11月3日工作面回风流CO气体基本得到控制，在一定范围内浮动，采空区出水温度正常23℃，工作面上隅角无明显气味，无烟雾。根据铜川市煤监局、宜君县煤炭工业局要求，11月6日对42105工作面实施临时封闭。

4 工作面封闭后治理方案

根据柴家沟现有的防灭火设备和42105工作面的实际开采条件，工作面封闭后主要采取采空区封闭式注氮的治理措施，通过降低氧气浓度惰化采空区，控制高温点的发展并达到安全状态。然后辅助其它措施对采空区进行降温处理，并通过调节通风系统，降低上下端头密闭压差，减少漏风量。为尽快对采空区内高温点进行处理，创造启封条件，在封闭期间初步设计以下方案。

4.1 采空区注氮

氮气防灭火技术是利用制氮设备制取氮气，通过管路注入采空区等煤炭可能自燃的区域。主要用于防治采空区自然发火和瓦斯爆炸，加快封闭并熄灭火区的过程模式。在封闭灭火过程中，氮气不会损坏或污染机械设备和井巷设施，火区可以较快恢复生产。氮气防灭火技术与均压和其它堵漏风措施配合应用，防灭火效果较好。

工作面封闭以后，采用井下移动式注氮设备向采空区连续注氮，运输顺槽注氮管路利用开采期间采空区的预埋管路，距离工作面40米左右；回顺在封闭工作面前从上隅角引出一趟措施管路，引至密闭墙外，可以根据注氮需要进行注氮，注氮管路布置如下图1所示。

注氮设备主要性能指标：

制氮工艺：碳分子筛变压吸附

氮气产量：≥450m3/h；

氮气纯度：≥97%。

氮气压力：≥ 0.6MPa

4.2 调整通风系统

（1）矿井总风量调节。根据矿井供风需要，适当降低矿井总供风量。

（2）工作面封闭以后，对原有工作面的通风系统进行局部调整，在进风巷道处打开105通道风门，改变原来进风风流方向，减少进风顺槽的供风量；在回风巷道处，适量调节105面回顺联络巷风窗，形成轨道下山——回顺联络巷——回风下山风路，从而降低密闭内外压差，最终形成封闭工作面处于风流短路的状态，减少密闭区内的漏风量。

4.3 工作面密闭内气体及温度监测

为了对封闭工作面的气体进行监测，及时掌握采空区内高温点的发展状态，在工作面封闭期间，提前在上、下端头及密闭墙内部预留了观测管。

5 结束语

综上所述，ZF42105工作面采空区高温点的治理方案高效快捷，阻止了一起因煤自燃而发生恶性爆炸事故的发生。从这个工作面从治理、封闭、启封过程中所采取的措施中，可以看出综合防灭火技术在采空区煤自燃隐患中所发生的重要作用。通过ZF42105工作面出现煤自燃安全隐患后采取的综合防灭火技术，可以得出“以防为主、提前控制”作为综合防灭火技术的总的指导方针在任何时候都是有效的。

[1]42105工作面封闭后高温区治理方案[S].陕西集华柴家沟矿业有限公司 西安科技大学,2009(11).