浅谈采煤工作面沿空留巷防灭火设计及应用

项冬冬　杜志龙

摘 要：近几年煤炭经济形势整体不佳，降本增效是每个生产矿井克服困难的最佳途径，目前普遍采用的沿空留巷无煤柱开采技术，提高了煤炭资源回采率，为生产矿井增加了煤炭产量，达到了降本增效的目的。与此同时，采煤工作面沿空留巷防灭火工作为降本增效的帆船推波助澜。本人结合自己的工作实际，谈了谈采煤工作面沿空留巷防灭火设计及应用，并提出了自己的看法。

关键词：沿空留巷;防灭火;预测预报

引言

煤炭是我国最主要的能源之一。在我国生产和消费的一次性能源中，煤炭约占64%。此外，70%的化工原料和60%的民用商品的能源均来自煤炭。在未来的50～60年内，随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展，煤炭在一次能源中的消费比重会有所下降，但煤炭在我国能源消费结构中的主体地位不会改变。近几年煤炭经济形势整体不佳，降本增效是每个生产矿井克服困难的最佳途径，目前普遍采用的沿空留巷无煤柱开采技术，提高了煤炭资源回采率，为生产矿井增加了煤炭产量，达到了降本增效的目的。与此同时，采煤工作面沿空留巷防灭火工作为降本增效的帆船推波助澜。

采煤工作面沿空留巷防灭火设计及应用

根据《煤尘爆炸性及煤自燃倾向性鉴定报告》，榆树泉煤矿下10煤层自燃倾向性为Ⅱ类，按《煤矿安全规程》二百六十五条，关于矿井开采自燃煤层防灭火的规定，为消除采空区自然发火的危害，为沿空留巷创造良好的工作环境，落实煤矿预防井下出现自燃火灾。结合本矿实际情况，我矿主要从预测预报、黄泥灌浆、采空区注氮等方面来防止采空区自然发火。

1、预测预报防灭火

主要采取的预测预报方法有安全监测、束管监测、人工监测、采样分析等方法，根据矿井煤层发火标志性气体鉴定报告以CO气体为早期预测预报的主要气体，以CO、烷烃类、烯烃类气体、耗氧量为判断自然发火阶段和程度的标志性气体，辅以空气温度指标和空气气味、水雾等表象类特征对火灾进行预测预报。

（1）安全监测系统：

矿井安装有KJ73X型安全监测系统，安全监测系统为自然发火监测的辅助系统，利用该系统的一氧化碳传感器、烟雾传感器和温度传感器对井下观测点的观测内容进行24小时不间断监测。

监测点布置如下：

a、采煤工作面上隅角：布置在回风巷距切顶线1.0m以内的上帮，安设CO传感器、CH4传感器。

b、采煤工作面回风巷：布置在回风巷距煤壁线10m范围内，有CO传感器、温度传感器、CH4传感器，其中CO传感器、温度传感器监测数据用于防灭火预测预报。

c、沿空留巷：布置在沿空留巷成巷临时支护区后10m，装设CO传感器、CH4传感器和风速传感器，其中CO传感器监测数据用于防灭火预测预报。

（2）束管监测系统：

矿井安装有SG2003型束管监测系统，以该系统为自然发火监测的主要手段，对井下空气中的O2、CO、CO2、N2、CH4、C2H4（乙烯）、C3H8（丙烷）、C2H6（乙烷）等气体含量进行定时监测，根据矿井下10煤层自然发火标志性气体临界值进行对比分析，采取相应防灭火措施。

①监测点布置如下：

a、采煤工作面采空区：布置两个测点，位于上顺槽采空区距切顶线30m、60m处，采用束管埋管，交替前移。

b、采煤工作面回风隅角：布置一个测点，在回风巷距切顶线1.0m以内。

c、采煤工作面上顺沿空留巷自成巷：布置一个测点，位于采煤工作面上顺沿空留巷自成巷回风与采煤工作面回风交汇点前10m处。

②监测方法如下：

正常情况下，每班监测1次，发现CO连续升高，每班监测2次。并将监测结果打印成报表，并结合人工检测数据，将连续15天的数据进行统计分析，绘制变化曲线图后逐日上报通防管理人员、总工程师审阅，判断自然发火危险性。

（3）人工检测：

①瓦斯检查员检测手段和方法

用多种气体检测器、CD4多种气体检测仪，检测采煤工作面上隅角的CO、O2浓度;用温度计测定空气温度;用红外温度测定仪测定采空区煤体表面温度。具体由瓦斯检查员负责检测。正常情况下每班检查2次，与其他监测手段结果进行对比分析判断发火危险性。测点布置：采煤工作面上顺沿空留巷自成巷回风、采煤工作面上隅角、采煤工作面回风。

②自然发火观测人员检测手段和方法

具体由自然发火观测人员负责检测并进行每周一次采样分析;采煤工作面上隅角、采煤工作面回風、采煤工作面上顺沿空留巷自成巷回风每周进行采样分析;对以上气样利用气相色谱仪进行分析并将分析结果上报通防负责人、总工程师审阅，判断自然发火危险性。

2、黄泥灌浆防灭火

管路沿上顺槽在采空区预先铺好约8m的灌浆管，预埋管一端通采空区，一端接80m长的胶管，工作面采空区放顶后立即开始灌浆，随着工作面的推进，按放顶步距用绞车逐渐牵引灌浆管进行下一次灌浆。另外，在采空区封闭前，应进行封闭灌浆，对停采线进行封闭注浆。

灌浆安全技术措施

a、要使用渗水性强的材料（如荆条帘子或聚氯乙烯塑料帘子等）做围堰壁，如果采用木板做围堰壁，必须预留泄水孔（泄水孔的分布、直径或面积大小及数量多少等，应根据实际情况确定）。

b、围堰的四周要同巷道帮壁接实打牢。

c、围堰构筑好后，背好套棚，打齐、打牢中心顶子。

d、充填流量要均匀适度，切忌流量忽大忽小，接近充满时，要适当减少流量。

e、充填灌浆时应设压力表并设专人观察，当发现管路压力较大（如管路跳动或管路接头跑漏水、砂浆等现象）时，要及时打开安全阀，释放压力，停止充填注浆。

f、充填时，在充填地点前后两端各50m范围内，除监护人员外其他人员一律禁止在充填区域内逗留。

g、参加灌浆的所有人员，必须参加班前学习，坚守岗位，不得脱岗。

h、沿线管路注入清水后，必须将支管阀门关闭，确保管路内存有水，巡检人员能及时查出管路状况。

i、灌浆前，必须确保灌浆站设备运行及沿线管路完好。

j、注入清水及注入黄泥浆体量必须符合设计要求。

3、采空区注氮防滅火

矿井主斜井井口右侧建有1套PSA-ZSN-800F型变压吸附制氮设备的制氮站。注氮方法为预先埋管注氮，即采空区埋管出氮口伸入采空区切顶线以内30m的位置，端头2m为打眼花管。地面制氮设备必须保证氮气产量≥800m3/h;产氮纯度>97%，供气压力≥0.6MPa。

注氮安全技术措施

氮气虽无毒无害，但是井下狭窄的巷道或工作面内大量泄漏会降低空气中的氧气浓度，使人窒息死亡。因此，必须做好注氮期间的预防和处理措施：

a、注氮前通风队巡查管路人员必须巡查管路完好情况，确认完好后汇报调度室。由调度室通知综采工作面跟班队长和工作面瓦检员后，方可进行注氮。

b、注氮前必须认真检查管路、注氮位置和各阀门开关状态是否符合要求。

c、工作面采空区注氮时，应在进风顺槽挂上“工作面正在注氮”的文字警告牌，并通知三班作业人员，一旦氧气浓度降到18.5%时，立即通知制氮司机停止注氮，及时寻找原因和撤离人员。

d、在注氮过程中，如发生主扇停风，造成工作面停风，瓦斯、安全员或工作面跟班队干应立即组织将工作面人员撤离至进风大巷，并通知制氮车间或调度室立即停止注氮。

e、注氮结束后，继续检测工作面及回风流的各种气体浓度和温度情况。

f、注氮前对上、下隅角采取打设风障、封堵墙等封堵措施，减少漏风量，才能以较少的注氮量达到较好的惰化效果，达到防火的目的。

g、氮管第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应利用工作面附近的三通阀门，先排出管内空气，避免将空气注入采空区中去。

h、操作过程中要经常注意制氮机运行状态，检查制氮机各部位接头、管路的密封情况，加强维护。任何人员不得私自拆移、破坏注氮设施。认真作好制氮装置的运行记录，每小时记录一次制氮机的压力、温度、浓度。发现异常及时处理，当发生故障又无法处理时应先停机。

综上所述，随着科学技术的不断发展，现代化矿井管理的不断提升，矿井防灭火系统将由单一功能向综合全方位发展，逐步实现远程监控、迅速反应、效果显著、灾害预警及果断决策等功能，为矿井安全生产打下坚实的基础。

参考文献

[1]张敬书，双液注浆堵漏防灭火技术实践与应用，中国高新技术企业，2011.

[2]柳杰，矿井防灭火技术的现状探究，中小企业管理与科技，2011.

[3]陈法喜，高瓦斯矿井井下快速防灭火技术研究，科协论坛，2011.

作者简介：

项冬冬，男，1985年出生，河南省三门峡市人，2008年毕业于中国矿业大学，工程师，现在库车县科兴煤炭实业有限责任公司工作。