采煤工作面煤炭自燃防治技术的应用探讨

＊樊建明

（山西离柳焦煤集团有限公司 山西 032300）

前言

煤炭自燃引发的火灾，是我国煤矿安全生产工作中存在的主要灾害。根据相关统计数据显示，我国的大型煤矿矿井中，约有超过70%的矿井都存在着煤层自燃的灾害。在煤矿开采工作中，一旦煤矿井下采煤工作面发生煤炭自燃灾害，很大程度上会诱发矿井瓦斯爆炸等严重的灾害事故，并产生大量有毒有害的气体，从而严重威胁到井下矿工的生命安全，并进一步恶化自然生态环境。随着科技的发展及管理工作水平的提升，当前我国很多煤矿开采企业根据自身的实际情况，先后研发出了凝胶防灭火、二氧化碳防灭火、氮气防灭火以及三相泡沫防灭火等先进的防灭火技术手段[1]，极大地降低了我国百万吨级煤矿井下煤炭自燃的发生率，但煤矿采煤工作面煤炭自燃灾害的防治形势依然不容乐观。因此，研究采煤工作面煤炭自燃防治技术及其应用，对于促进煤矿井下安全生产工作具有十分重要的意义。

1.影响煤矿井下采煤工作面煤炭自燃的因素分析

采煤企业在对煤矿进行开采的过程中，经常会遇到部分煤层具有较高自燃倾向的现象[2]。在实际开采过程中，一旦该煤层的温度过高，并且发生氧化的现象，就会引发该采煤工作面煤炭的自燃。对其印象因素进行细细分析，大致可分为如下四种。

(1)采煤的方法

在煤炭开采的过程中，采煤企业采用的采煤方法是影响采煤工作面煤炭自燃的主要因素之一。在实际采煤作业中，采煤企业往往都采用炮采工艺，而且在采空区会残留一定量的残煤，这些残煤的存在，为易燃煤层采煤工作面煤炭的自燃提供了基础。

(2)工作面温度

在煤炭开采的过程中，井下采煤工作面的温度也是影响采煤工作面煤炭自燃的重要因素。在实际开采工作中，煤炭企业采用的炮采工艺虽然降低了煤炭开采工作的难度，但在放炮的过程中，会导致煤层煤体的高度破碎化，使得整体煤层接触外界的表面积增大，这就加速了煤层表面氧化的速度。一旦在采煤过程中，采煤工作面散热条件不达标，就会导致工作面温度变高，进而引发采煤工作面煤炭的自燃。

(3)风速和风量

采煤工作人员在矿井下进行煤炭开采作业时，需要在矿井中的采煤工作面保持良好的通风，但在通风的过程中，风速和风量也是影响采煤工作面煤炭自燃的重要因素。因此，在通风的过程中，采煤工作面会与外界的新鲜空气进行接触和交换，这就会加大煤层与空气的接触，从而加速该采煤工作面煤层的氧化，并为其自燃提供了一定的氧气条件。

(4)推进的速度

在煤炭开采的过程中，采煤工作人员在矿井下开采推进的速度也是影响采煤工作面煤炭自燃的主要因素。在实际的开采工作中，不同的采煤工作面开采难易程度不同，因此，采煤工作人员掘进的速度也各不相同，这就导致浮煤在采煤工作面堆放的时间及位置也会随着发生相应的变化，这就为采煤工作面煤炭自燃的防治工作带来了较大的困难。

2.常见的采煤工作面煤炭自燃防治技术及其应用要点分析

当前，我国众多煤矿开采企业在长期探索中，逐渐研发出了预防性灌浆技术、充填复合凝土技术、聚氨酯隔风喷涂技术以及化学凝胶防灭火技术等几种常用的采煤工作面煤炭自燃防治技术。其应用要点分别如下：

(1)预防性灌浆技术应用要点

预防性灌浆技术是当前我国众多煤矿开采企业，在防治井下采煤工作面煤炭自燃问题时广泛应用的一种技术。在具体运用中，井下作业人员大都采用分层开采的方式，针对不同的工作面，应在采空区灌入黄泥浆。而灌入工作面采空区的黄泥浆，在配置时，水与黄泥的比例应高于1:5，并且保证每天至少一个班灌浆空区，通过这样的方式，使采空区的遗煤充分湿润，实现水分包裹，从而有效防止遗煤出现氧化聚热的现象[3]。但在具体运用中，如果操作不当，会导致工作面出现跑浆的情况，不利于开采作业的顺利进行。因此，部分煤矿企业在实际运用中，对该项技术进行了一定的调整，采用人工插管注浆的方式，针对未存在冒顶的位置，借助钻机打孔，通过机械插管的方式进行注浆。在注浆的过程中，注浆管的长度应保持3m以上。此外，在回采结束后，作业人员还应在工作面进风口的位置处设置密闭墙，实施封闭式注浆，从而有效预防工作面煤炭自燃现象的发生。

(2)充填复合凝土技术的应用要点

在采煤工作面采煤作业进程中，针对存在的冒顶范围大、区域长且冒顶高的位置，煤矿开采企业采用充填复合凝土的防治技术。再具体配置中，固化剂、水和黄土的比例应为1.5:5:3.5。配置好并完成充填后，大概经过5min左右，复合凝土就会实现固化凝结。在具体填充的过程中，工作人员需要借助充填机械，如高压泥浆泵，将其填充在钻孔当中，这样在固话凝结后，就会变成复合凝土。

(3)聚氨酯隔风喷涂技术的应用要点

聚氨酯隔风喷涂技术也是当前我国煤矿开采企业常用的一种采煤工作面煤炭自燃灭火技术。一般来说，这项技术主要是应用在封闭架顶碎煤、架后供氧通道、拆除工作面支架、进行喷涂工作面架后与架顶等时候。而其主要的制作原材料则是阻燃剂、发泡剂、多元醇聚醚、催化剂以及异氰酸酯等。其中，异氰酸酯为独立性材料，被誉为“黑料”，其他的原材料则被称为“白料”。在具体调配时，只要等量混合“白料”和“黑料”即可[4]。因此，制作的工艺和过程十分简单，制作起来几乎不耽误时间。而且，该涂料因为存在着发泡剂，发泡性能极强，且具有良好的黏着性，在对架缝表面进行填充时，能够有效堵塞漏风的任何空隙，从而达到理想的效果。

(4)化学凝胶防灭火技术的应用要点

化学凝胶防灭火技术也是当前煤矿开采企业封闭堵漏，并有效降低局部高温点常用的一项技术。其主要原料为水玻璃和碳酸氢铵，其中碳酸氢铵所占的比例大约为3%，而水玻璃占比则为3%～9%。在具体运用中，作业人员需要运用注浆泵和三通管实现与钻孔的链接，从而实现防火灭的效果[5]。

3.提高采煤工作面煤炭自燃防治效果的策略

(1)合理选择煤炭自燃防治技术

在煤炭开采工作中，煤矿开采企业要想有效防治采煤工作面煤炭自燃现象，并提高防治的效果，首先应合理选择煤炭自燃防治技术。在具体选择工作中，相关煤矿开采企业应结合本矿区的实际情况，综合分析各个技术的优劣势，从而选择最适合本矿区的某一项防治技术或者将几项防治技术进行综合利用，从而实现防治效果的最佳化。

(2)制定完善的安全管理制度

在煤炭开采工作中，煤矿开采企业要想有效防治采煤工作面煤炭自燃现象，并提高防治的效果，还应制定完善的安全管理制度。在制度制定过程中，应结合采煤工作的实际情况，综合分析研讨，制定出完善的制度，并严格落实，从而有效提升防治的效果。

(3)加强工作面信息技术应用

在煤炭开采工作中，煤矿开采企业要想有效防治采煤工作面煤炭自燃现象，并提高防治的效果，还应加强信息技术的应用。具体来说，是通过设置测温导线、温度传感器以及气相色谱仪等，构建束管监测系统，对矿井下的气体、温度等进行全面的监测，从而及时发现井下气体和温度发生的变化，及时采取有效的对策进行调整，从而确保采煤工作面采煤作业工作的顺利进行，避免煤炭发生自燃的现象[6]。

(4)提升作业人员的综合素质

在煤炭开采工作中，煤矿开采企业要想有效防治采煤工作面煤炭自燃现象，并提高防治的效果，煤炭开采企业还应尽量提升作业人员的综合素质。在具体操作中，煤矿开采企业应对井下作业人员进行完善的教育培训，促使他们能够按照既定的路线进行开采，先沿着工作面顶板掘进，再沿着底板掘进，加快工作面施工进度，尽量避免煤巷高冒情况的出现，从而有效降低不安全隐患的出现，确保煤炭开采工作的顺利进行，避免出现采煤工作面煤炭自燃现象。

4.结语

综上所述，煤矿开采过程中极易遇到采煤工作面煤炭自燃的现象，不仅影响到采煤工作的顺利进行，更会威胁到采煤作业人员的人身生命安全。因此，煤矿企业必须重视采煤工作面煤炭自燃防治工作，结合本煤矿的实际情况，合理选择有效的煤炭自燃防治技术，制定完善的安全管理制度，加强工作面信息技术应用，并提升作业人员的综合素质，从而确保煤碳开采工作的顺利进行，确保采煤作业人员的安全。