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浅谈综放开采煤层自燃火灾及其防治

  
评论: 更新日期:2012年03月31日

  2.3综放开采工作面自燃火灾易发生地点
  
  对于一次采全厚综放开采工作面与特厚煤层分层开采综放工作面而言,虽然同为综合机械化放顶煤开采,但由于漏风源的不同及矿山压力的变化,二者易发生自燃火灾的地点及难易程度也不同:一次采全厚综放开采工作面易发生自燃火灾的地点依次为开切眼与停采线、运输顺槽(进风顺槽)、回风顺槽以及采空区。如图3所示;特厚煤层分层开采综放工作面易发生自燃火灾的地点依次为上分层采空区、运输顺槽(进风顺槽)、本层采空区、开切眼与停采线以及回风顺槽,如图4所示。
  
  3综放开采工作面自燃火灾的防治
  
  根据煤层自燃的煤氧复合学说理论,煤层自燃火灾的发生必须同时满足全部4个条件,缺少其中任何一个都不可能形成自燃。因此,综放开采工作面煤层自燃火灾的防治,就必须从消除煤层自燃火灾发生的必要条件着手。
  
  3.1合理的综放开采工艺
  
  在进行综放开采的过程中,综放开采工艺是否合理,在很大程度上影响着自燃火灾发生的可能必一,特别是综放开采采空自燃火灾的发生可能性。影响自燃火灾发生的综放开采工艺主要有以下几个方面:
  
  (1)综放开采的回收率。通过各种可能的方法提高综放开采工作面的回收率,特别是顶煤回收率,这种方法一方面减小煤炭资源的损失,另方面减少了综放开采工作面采空的遗煤量,从而降低自燃火灾发生的可能性。
  
  (2)综放开采工作面的推进度。采空区中,存在不自燃带、自燃带、窒熄带3个划分带。综放开采工作面向前推进的过程中工作面的推进速度越慢,自燃带的宽度越大,采空区煤层自燃的可能性越大。因此,在设计综放开采工作面的倾向长度(长壁工作面)时,必须根据煤层的自燃发火期和采煤设备的能力,保证在设计倾向长度下,综放开采工作面的推进度可以达到一定的值,缩短采空区自燃带的宽度,减小采空区煤层自燃火灾发生的可能性。
  
  (3)对于易自燃煤层,尽可能一次采全厚。而不作分层综放开采。对于易自燃的煤层,采采用分层综放开采(或分层开采),当进行下分层开采时,上分层采空区的漏风源较多(如图2所示),极易发生煤层自燃火灾。若发生自燃火灾,由于火区位于现彩工作面的上部,也会给火灾的治理工作造成困难。因此,在条件许可时,易自燃煤层尽可能一次采全厚。
  
  3.2其他自燃火灾防治措施
  
  除在综放开采工艺上采取预防措施外,还有一些可行的防治措施,这些方法对煤层自燃火灾可以达到“标本兼治”,常用的防治措施有4种:
  
  (1)预防性灌浆。将水、浆材按适当的比例混合,制成一定浓度的浆液,输送到可能发生自燃的地区,充填于浮煤缝隙之间,包裹浮煤,隔煤氧的接触,防止了氧化,同时增加煤的外在水分,抑制了煤自热氧化的发展,也利于已自热的煤体散热,来防止自燃火灾的发生。预防性灌浆是一项传统措施,但也是一种使用比较成功、稳定性好的措施。
  
  (2)注氮防灭火。通过向相对封闭的火区(如采空区)连续不断地注入大量的高浓度氮气(大于90%)后,氧含量减少,氮气部分地代替氧而进入煤体由原始水分增加所形成的裂缝,抑制和缓解遗煤氧化自燃的速度。另外,注入氮气后,提高了气体静压,降低了漏入采空区的风量,并且氮气在流经煤体时,吸收煤氧化产生的热量,可以减缓煤温升的速度和降低周围介质的温度,使之自然氧化抑制或停止。
  
  (3)凝胶防灭火。由于凝胶材料具有固水性、吸热降温性、密封堵漏性和阻化性,因此,通过向煤体裂隙或冒落区中注入凝胶材料,可以降低漏入煤体或冒落区的风量,并吸收煤体氧化产生的热量,从而减缓煤氧化自燃的速度,使已自燃氧化所煤体在缺氧环境下停止氧化。
  
  (4)阻化剂防火。阻化剂防火是将具有很强吸湿性的有机盐类附着在煤体表面,通过有机盐类吸收空气中的水分,在煤体表面形成一层液膜,阻隔煤气接触,从而起到预防煤体氧化自燃发生的作用。
  
  以上4种方法中:预防性灌浆和注氮防灭火适用用于综放开采采空区自燃火灾的预防和治理;凝胶防灭火适用于两顺槽漏风区及冒落区、停采线支架架顶以及架后松散煤体封堵,来防止漏风;阻化剂防火适用于开切眼和槽壁煤体自燃顶防。与改进综放开工艺预防自燃火灾相比,以上4种自燃火灾的治理(预防)措施成本较高,并且多为自燃火灾治理措施;而改进综放开采工艺在提高综放工作面回采率及工程质量的同时,不需额外的投资,起到预防自燃火灾发生的作用,对已产生的自燃火灾也有灭火效果。因此,在条件允许时,尽可能采用改进综放开采工艺方法,这些方法是“标本兼治”,经济而有效的自燃火灾的预防(治理)措施。
  
  4结束语
  
  综放开采自燃火灾的预防与治理是一项艰巨而又复杂的系统工程,在开采过程中,必须根据矿井的实际条件(煤的自燃倾向性、地质因素、通风环境等)制定具体的预防与治理措施,尽可能采用改进综放开采工艺,减少自燃火灾预防与治理成本。
  
  对于其他4种综放开采自燃火灾预防(治理)措施,有必要作进一步地研究与开发,例如:预防性灌浆时是否可以采用别的材料代替黄土,降低对地表的破坏;对于注氮防火措施,进一步研究氮气在采空区的运移规律,特别是倾向长度大的长壁综放开采工作面(大于200m);阻化剂防火措施中,解决不同变质程度和成份的煤进行阻化剂的选择问题。总之,要因地制宜,根据实际情况采用,在使用中改进和完善。
 

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