郁山煤业停工停产期间预防采掘工作面自燃发火措施探讨李罡

郁山煤业停工停产期间预防采掘工作面自燃发火措施探讨李罡

李罡

义煤集团新安县郁山煤业有限公司河南洛阳471800

摘要：郁山煤业属自然发火矿井，尤其是在停工期间是制约煤矿安全的关键因素。该文剖析了采掘工作面自然发火的诱因，阐述了该矿利用人工和安全监控系统进行有效预防的措施及应注意的事项，对豫西及同类煤矿控制停产期间采掘工作面发火有一定的借鉴意义。

关键词：煤矿；停产；预防；发火

引言

当前全国小煤矿整合工作全面开展，各省也相应出台了很多对应的政策，河南省的小煤矿除个别产能较大的小主体煤矿单独保留下来，其余全部就近并入较大的煤业集团，按照上级要求，整合期间一律停产。小煤矿受政策影响往往停产时间较长，在停产中会出现一些新的问题，如自燃发火矿井在停产期间会因采掘工程长时间停止不动，而引起自燃发火现象的出现。由于小煤矿一般没有建立系统的防灭火观测及预警系统，更缺少系统的防灭火管理技术。同时，由于停产期间只进行通风排水工作，入井人员较少，不能够及时发现和处理自燃早期预兆，因此，一旦井下自燃发火，将给矿井的安全带来较大影响。在我省也出现了不少在停产期间因自燃发火引起的事故，可谓教训深刻，下面根据郁山煤业情况，结合自己在实际工作中采取的措施，谈一下防治自燃发火的方法和经验。

1.矿井概况

义煤公司郁山煤业属地方国有煤矿，1958年建矿，1959年10月简易投产。矿井位于县城西南6公里的郁山村，有新郁公路与310国道及连霍高速相连，交通十分便利。矿区井田面积6.3827平方公里。2006年核定生产能力为28万吨/年。矿井“六证”齐全有效，属正常生产矿井。

我矿现采煤层为二1煤，煤层厚度0.02～8米，平均4米。煤层走向106°-190°，倾向196°—280°，倾角16-28º，平均倾角23º，层位稳定，厚度变化较大。该二1煤层有煤尘爆炸性，煤层发火自燃倾向等级为II类，自燃煤层，地温无异常，不存在热害问题。矿井的通风方式为：中央边界抽出式通风，主副井进风,风井回风，三井均可直通地面，安全出口符合要求。

2.郁山煤业停产期间发火的诱因

2.1煤层具有自然倾向性

根据我矿煤炭自燃倾向性鉴定，我矿煤田的煤层属自燃煤层(II类)，自然发火期为3-6个月。自然发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触，产生氧化反应所致。氧化是煤炭自燃的主要原因。煤炭在井下大气的常温和常压条件下，遇空气中的氧气，便产生表面吸附作用，使煤炭进入低温氧化阶段，此阶段中发热量很少；如果热量不及时扩散，逐渐积蓄，大于煤体向周围介质散失的热量，煤炭温度继续上升，称为自热，待煤炭温度上升到某一极限值(一般为60—70℃)时，煤体温度上升急剧加速，达到临界着火点时，便发生煤炭的自然发火。

2.2存在一定量的碎煤堆积

自然发火的决定因素是发火地点存在低温氧化的浮煤、碎煤，同时向它供有足够的氧气以及煤炭氧化时有蓄热准备条件。在矿井的生产过程中不可避免的在一些地点积存一定量的碎煤，主要有：采空区内的遗煤、掘进工作面巷道顶部的局部冒顶、片帮积煤、因采动影响产生的矿压造成的部分煤体被压酥而产生的碎煤堆积等都是自燃发火发生所具备的条件。在停工停产期间由于连续的通风供氧，长期的氧化作用造成这些地点极易发生自燃发火现象，如在我矿的采煤工作面上、下隅角曾多次出现自然发热现象，甚至引发明火。

2.3煤层的厚度和埋藏深度

煤层的厚度越大，埋藏深度越深，越易发生自然发火。因为煤层越厚，回采率越低，采空区越易堆积碎煤，而掘进工作面如果沿底板掘进，极易在巷道顶部产生冒顶而出现大量碎煤堆积。而煤层的埋藏深度增加，地应力和煤的原始温度增加，煤体内自然水分少，将使煤的自燃危险性增加。如在我矿深部掘送的三3主副下山，由于地质变化落底时在煤层中，导致主副下山联络巷也掘送在煤层中，因顶煤较厚（10米左右），在掘送时连续冒顶，最后采用打撞契配合前探支护的方法掘送过去，贯通后二个月左右即发生了自然发火。采用灌水的方法灭火后，在维修后一个月左右联络巷内又多处发生了自然，最后把联络巷帮顶全部喷浆封闭并进行壁后注黄泥浆才将火区彻底治理住。

3.采取的预防措施

3.1保证风流的稳定，尽可能减少漏风

矿井风量的调整和矿井通风系统的变化对煤层自然发火有很大影响。在停产期间，一些小煤矿为了减少投入，往往会改变主通风机的工况参数，减少向井下的供风量、或是把对旋主通风机开成一级、甚至是将主通风机停止运转，利用自然风压进行通风。而这种作法往往会导致井下风流的不稳定，甚至导致井下风流局部出现逆转现象，使得井下风量、风压重新分布，致使井下各漏风地点的漏风量、漏风方向也随之发生变化，如持续供氧条件充分，自燃氧化生成的热量不能及时被风流带走，就会使原处于稳定状态的抑制煤体得到重新激活而出现煤体自燃现象。因此矿井的风流不稳定，极易在井下废旧巷道、采空区、破碎煤柱等地点出现自然发火现象。

在日常的通风管理工作中，我们要定期对通风设施、通风构筑物和通风巷道进行检查、维修，及时清理巷道中的杂物，保证通风顺畅，减少漏风，保证矿井风流的稳定，必要时可以采用悬挂风障、糊黄泥、对巷道帮、顶喷浆等方法来减少漏风。

3.2加强观测，及时统计分析

煤炭自燃发生的规律和特点为预测预报工作提供了较好的依据，现场人员可以对相关地点进行有针对性的实时监控并及时采取相应的防治措施，防患于未然，避免煤炭自燃灾害的发生。为此我矿采用了人工观测和安全监控系统相结合的方法，并将两者数据及时进行统计、对照。具体方法如下：

3.2.1人工观测方法：

1）选择合适的观测地点

停工停产期间，井下工作人员很少，一般情况下5-9人，不可能随时发现井下异常情况，而采、掘工作面最易发生自然发火，因此要对采、掘工作面内可能自然发火的地点进行重点观测。根据经验，在巷道“软关门”处理的冒顶处（碎煤堆积厚度在0.3—0.5米以上）、拐弯处、低洼处、巷道有局部阻力的地点（如构筑在煤巷内的通风设施）受风流方向的改变而向巷道内煤体的漏风高度增大，容易出现自然发火，因此要在这些易引起发火的地点设点观测。采煤工作面应选择在工作面上下顺槽、上下隅角和工作面内巷顶有较高冒顶（或顶部有较多碎煤堆积）的地点，以及切顶线（老空区）和煤壁线局部煤体较破碎的地点。

2）设置观测孔

地点选择好后，就可以在观测地点设置观测孔，在观测孔内直接观测煤体温度和煤体内的CO浓度。方法是用直径6分或8分的无缝钢管加工制作成观测管，长度在1.5米—3米左右即可，一端封堵并加工成尖形，便于扎入煤体还可以防止管内进杂物堵住管子。另一端也要进行封闭，可以焊接成活接头、或过丝用丝匝、或用破布直接进行封堵，带尖的钢管一端要均匀钻出10—20个3-5毫米的小孔（便于使管内的环境和发热煤体的环境一样，灭火时还可作为注水管用）。观测管制好后，可以直接用大锤打进破碎煤体内，也可以用电钻打眼后再把观测管安装进去，观测管放好后要保证观测管固定牢固，密封性好，尤其是打眼安装的管子，要把钻孔和观测管之间的缝隙堵严，保证不漏风。然后用一根略短于观测管长度的小木棍或是细钢筋放到观测管内，小木棍一端固定一根温度计（最好是用流点

温度计，它的用法和体温表的用法一样，但最高观测温度能达到100摄氏度或更高。固定温度计的方法可以用胶布粘、也可以用细铁丝绑扎等），放好带温度计的小木棍（细钢筋）并堵好管口后，就可以定期进行观测了。

3）观测、记录

观测时间一要根据温度变化的情况，二要根据煤体的自然发火期，但两次间隔时间不得超过一周。观测时先看温度（如果没有流点温度计，用普通温度计观测时看数值要快速，尽量减少误差），如温度有持续升高趋势，可以加测CO浓度，其方法是取下瓦斯测定器上带的胶皮管，一端接到CO测定器上（目前煤矿上均配有针管式多种气体检测仪），另一端绑在小木棍上伸进观测管内，先预抽几下，抽出胶皮管内存的空气，再按测定CO浓度的测定方法进行测定即可。

观测完毕后要记入专用的记录薄内，并定期进行分析，绘制温度和CO浓度变化曲线图，记录薄要存档，观测点要挂牌管理，发现异常问题，要及时汇报和处理。

3.2.2监控系统观测

1）要严格按照AQ1029—2007，即《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》的要求设置温度传感器和CO传感器，24小时对井下各地点的火灾隐患情况进行监测。各传感器要定期进行检测和调校，保证正常运转。

2）对传感器监测出的数据除每天打印报表，分析整理外，还可以利用CO报警仪检测数据、人工观测数据和安全监控系统数据进行“三对照”，综合进行分析，发现自燃火灾隐患，及时处理。

3.2.3.完善防火设施、及时处理各类火灾隐患

1）定期检查、维修井下的消防管路系统，按规定配齐消防器材，保证完好，能够随时投入正常使用。

2）对井下现有的火区密闭，要定期检查、观测，发现问题及时处理。

3）发现井下出现自然发火征兆，甚至出现明火，不要惊慌失措，可采取如下措施进行灭火：

（1）利用现有的消防管路喷水或注水进行直接灭火（先检查瓦斯浓度，灭火人员要站在上风流，回风流系统人员要全部撤离），但是注水后要加强观测和治理，因为注水煤体疏干后更易自燃。有关部门研究试验得出的结论是，煤体内的水分在4%以下时易于自燃，超过4%时会抑制自燃。

（2）当发火点范围较小，且发火点位置较浅时，可以采用直接将发热煤体挖出并用黄泥或其它不燃性材料进行充填置换，以达到灭火的目的。

（3）根据现场的情况，可以采取糊黄泥、喷浆封闭或是采用密闭等手段来进行隔绝灭火。

（4）注泥浆、粉煤灰浆、注阻化材料、喷洒阻化剂等手段进行灭火。也可以采用先封闭再利用预留的注浆孔进行注浆，这样效果更明显。

（5）均压灭火技术：在停工停产期间可以利用局部通风机、调节风门等简单可行的手段进行局部风压的调节，以减少漏风，均衡火区两端的风压，从而达到抑制或灭火的作用。采煤工作面还可以采取适当减少风量、降低风速的办法，来减少向采空区的漏风，以减少采空区的氧化生热，从而达到灭火的目的。

4.结束语

实践证明，新安县郁山煤业采用人工观测与安全监控系统相结合，观测数据相互对照、印证，有效的预测了采掘工作面发火地点由于存在低温氧化的浮煤、碎煤,导致具有自燃倾向煤层发火现象的发生。强有力的防火措施遏制了煤矿事故的发生，确保停工停产期间矿井的安全。

参考文献

[1]付永水，李新建.义马矿区自燃发火防治技术[M].北京：煤炭工业出版社，2006.

[2]王永安、李永怀.矿井通风[M].北京：煤炭工业出版社，2005.

作者简介

李罡，男，河南新安人，工程师，现任郁山煤业北翼井总工程师，主要从事煤矿开采技术及研究工作。