煤矿回采工作面采空区自然发火类别及对策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集团有限责任公司，山西 太原 030024)

·专题综述·

煤矿回采工作面采空区自然发火类别及对策

宋以斌，侯水云，王永文

(山西焦煤集团有限责任公司，山西 太原 030024)

近年来，由于煤炭市场不景气、村庄搬迁困难、地质构造复杂等因素，回采工作面推进缓慢、长时间停产或末采后未及时封闭，导致煤炭自燃；此外，由于高瓦斯回采工作面采用不合理的采空区抽采技术，采空区漏风量过大，导致遗煤自燃。通过对回采工作面自然发火事故原因的分析，提出回采工作面采空区防灭火措施，以确保煤矿安全生产。

回采工作面；防灭火；自然发火；采空区；瓦斯

1 回采工作面采空区自然发火类别

1.1 工作面推进缓慢或回采结束后未及时封闭

1.1.1 工作面推进速度慢

根据采空区“三带”分布规律及相关自然发火事故的经验，将推进度低于60 m/月的工作面视为推进缓慢工作面。如回采工作面过地质构造期间推进缓慢；矿井煤炭市场销量不足，各煤层进行配采时制约相关回采工作面不能正常推进等。

1.1.2 工作面末采、回收、拆架、封闭不及时

如回采工作面压力大，支架回撤困难；备用工作面衔接跟不上，支架无去处，影响工作面回收进度；回收人员生产组织不合理等导致工作面未能在45天内完成封闭。

1.2 受周边小煤窑影响或与地面、采空区等沟通

目前，我国绝大部分煤矿都采用机械抽出式的通风方法，井下为负压状态，当回采工作面周边存在小煤窑或与地面、其它采空区等沟通时，会引起大量漏风或有毒有害气体侵入，带来了安全隐患。

1.3 回采工作面采空区抽采方式不合理

1.3.1 地面钻井抽采采空区瓦斯方式不合理

回采工作面利用地面钻井进行采空区瓦斯抽采时,由于工作面上部岩层情况未查明，钻孔设计深度本身存在误差或钻孔施工时终孔位置偏差，导致钻孔终孔未落在裂隙带上方位置，而是进入或穿透采空区，尤其是采用风钻施工钻孔，在施工时已经为采空区大量供风，极易导致煤炭自燃，同时，由于地面钻孔抽采负压较高，造成采空区漏风范围及漏风量大。

1.3.2 回采工作面抽采采空区瓦斯方式不合理

“U”型通风回采工作面利用上隅角长距离埋管或相邻巷道的密闭横贯埋管进行采空区瓦斯抽采，“Y”型通风回采工作面利用沿空留巷埋管进行采空区瓦斯抽采，在抽采负压作用下，部分风量流经采空区，容易引起自然发火事故。

1.4 防灭火系统建设不完善、管理不到位

容易自燃或自燃煤层的工作面无防灭火设计，未建立防灭火系统；工作面束管监测系统未安装或未正常运行，人工取样不及时、化验结果不准确；有防灭火设计及防灭火系统，但防灭火相关措施执行不到位等。

1.5 矿井及回采工作面风量配备不合理

矿井及回采工作面风量配备过大、通风负压过高，造成采空区漏风量严重。

通过上述对回采工作面采空区自然发火事故类别的分析，提出相应防灭火措施如下：

2 回采工作面采空区防灭火措施

2.1 加快推进或回采结束后及时封闭工作面

煤矿井下生产各项工作都与安全相关，采取的所有防灭火手段都必须有据可依。因此，工作面推进度低于60 m/月或收尾拆架封闭时间超过45天，应根据实际情况制定针对性的《工作面防灭火措施》；对于回采工作面不能按时封闭完成的情况，煤矿应结合煤层赋存情况，统筹规划，合理安排生产衔接，明确回采工作面开采期限。

目前，对于此类情况比较有效的防灭火措施包括：对采空区采取预防性注氮、灌浆、均压，对巷道内冒落孔洞等空隙进行填充等。为保证防灭火措施达到预期效果，从根本上消除自然发火隐患，还应当对相关参数进行测定、统计，包括采空区、上隅角、工作面、回风流的CH4浓度、CO浓度、温度等相关数据。

2.2 采用正压通风系统防灭火

此类回采工作面采用正常的负压通风时，若发现存在有毒有害气体侵入，则可以考虑采用正压通风系统，即在回采工作面进风巷施工风门、设置局部通风机向工作面供风，在回风巷施工风量调节设施控制回风，以达到杜绝周边区域有毒有害气体的入侵。正压通风回采工作面通风系统示意图见图1.

图1 正压通风回采工作面通风系统示意图

但此种正压通风方式现场管理难度较大，尤其是进回风风量需进行精确控制，因此高瓦斯回采工作面不宜采用此种防灭火手段，低瓦斯工作面若采取此种防灭火手段也必须对下列事项进行重点管控：

2.2.1 局部通风机设置

局部通风机作为此类系统供风的主力设备，应安设在主要进风巷道中，保证机前风量充足，配备同等能力的备用局部通风机并能自动切换，同时与回采工作面电源实现风电闭锁；增压段的风筒长度原则应不小于30 m，但是若存在回采工作面巷道漏风时，增压风筒应延伸至回采工作面进风巷末端(巷道内保证最低风速)。

2.2.2 监测监控系统设置

监测监控系统具有数据准确、反应速度快、在发生异常情况时提醒相关人员及时作出反应等特点，因此工作面相应测点应增设CO、O2传感器，在工作面进、回风巷分别设置风量(风速)、风门开关、局扇开停、风筒等相关传感器。

2.2.3 风量控制

风量控制作为此类系统的关键点之一，操控难度很大，特别要对工作面涉及的通风设施进行严格管理，否则非但不能达到防灭火目的，还很有可能带来灾变。因此，此类工作面风量控制可以从下列几点进行管控：由专人对工作面相关通风设施进行巡回检查，并且回风巷施工的调压风门不宜跨皮带施工，否则不能达到精细化调压的要求；为避免有毒有害气体对工作面正常生产造成影响，工作面进风量应大于工作面回风量，但进回风量两者差值应控制在25 m3/min以内；在改变矿井通风方式、主要通风机工况以及井下通风系统时，应对均压地点的均压状况及时调整，以保证均压状态的稳定。

2.3 规范回采工作面采空区抽采方式

通过对上隅角瓦斯治理成本、生产衔接等因素的综合考虑，大部分回采工作面选择了采空区抽采、上隅角抽采等方式进行上隅角瓦斯治理，但是这类抽采方式易加大采空区漏风量及漏风区域，从而加速煤炭自然发火，因此，既要治理瓦斯，也要进行采空区防灭火，需从以下几方面完善采空区抽采设计：回采工作面利用地面钻井进行采空区瓦斯抽采，容易引起采空区漏风量过大，极易发生采空区遗煤自燃事故，因此回采工作面应尽量避免使用此种抽采方式；回采面采用“U”型通风的横贯抽采或“Y”型通风的留巷抽采，应合理控制抽采区域，抽采作用点距工作面煤壁一般应控制在60 m以内，同时抽采负压应控制在5～8 kPa；当工作面推进速度低于60 m/月时，应停止采空区抽采；回采面采用上隅角埋管抽采时，应合理控制抽采范围，即上隅角埋管深度不宜超过5～10 m，同时抽采负压应控制在5～8 kPa.

2.4 防灭火系统建设及管理

煤矿应制定符合实际有针对性的《矿井防灭火设计》，建立健全防灭火系统。根据对防灭火事故处置的经验可知，注氮措施对采空区灭火效果明显，因此开采容易自燃、自燃煤层的回采工作面可建立以注氮、束管监测系统为主并辅以喷洒阻化剂的防灭火系统，同时，采用放顶煤开采的回采工作面还应建立完善的注浆系统。

煤炭自然发火是个长期的过程，防灭火的重点工作还在于日常的检查、管理，做到早发现、早处理。因此，煤矿应当制定完善的防灭火相关管理制度，对防灭火工作的检查项目、检查周期、检查人员安排及不同地点采取防灭火措施等相关内容进行明确，使得各项防灭火措施能真正落到实处。

2.5 合理配备矿井、回采工作面风量与负压

矿井通风阻力应符合《煤矿井工开采通风技术条件》(AQ1028-2006)规定；回采工作面风量配备满足《煤矿安全规定》前提下，尽量减小采空区的漏风量及漏风影响区域。

3 结束语

回采工作面防灭火工作作为煤矿灾害防治的重点工作之一，是一项复杂的系统工程，必须编制科学合理的防灭火技术措施、建立可靠的防灭火系统、制定完善的管理制度及应急处置预案，使得相关人员分工合作，责任明确，努力将防灭火各项工作落到实处，消除各类火灾隐患，保证煤矿安全生产。

注：本文论述中依据的回采工作面各类自然发火事故主要发生于焦煤煤种；回采工作面的通风系统除文章中特别指出外均以“U”型通风系统为前提。

[1] 国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.978-7-5020-5227-0/TD煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2016:146-163.

[2] 周连春,赵启峰.煤矿安全规程专家释义[M].徐州：中国矿业大学出版社，2016:235-265.

[3] 游 浩,侯水云,王永文,等.“一通三防”AQ标准及文件汇编[G].太原：山西焦煤集团公司出版，2010：397-403.

[4] 侯水云,王永文，张保明,等.山西焦煤集团有限责任公司“一通三防”文件汇编[G].太原：山西焦煤集团公司出版，2014：228-229.

Category and Countermeasures for Spontaneous Combustion in Goaf of Coal Mining Working Face

SONG Yibin, HOU Shuiyun, WANG Yongwen

In recent years, due to the sluggish coal market, the relocation of villages above mining area and the complicated geological structure, besides the coal mining face advance speed getting slower, long time termination of production, and then not close the workface in time, also caused frequent cases of coal spontaneous combustion. Furthermore, unreasonable use of mined-out area pumping technology which amplifies the fresh air loss in goaf side, resulting in the uncollected coal spontaneous combustion. By analyzing the cause of spontaneous combustion in the working face, the paper puts forward a set of corresponding measures for fire prevention and extinguishing in the goaf and the mining face, so to better ensure the safe production.

Working face; Fire prevention and extinguishing; Spontaneous combustion; Goaf; Gas

2016-08-17

宋以斌(1985—)，男，山西昔阳人，2007年毕业于华北科技学院，工程师，主要从事矿井防突、防灭火管理工作

(E-mail)285991504@qq.com

TD75+2.2

B

1672-0652(2016)10-0048-03