防止煤炭自燃火灾发生的通风技术

防止煤炭自燃火灾发生的通风技术

尹鹏1高绪刚2

1.山东省肥矿集团梁宝寺能源有限责任公司272404；

2.山东省肥矿集团梁宝寺能源有限责任公司272404

摘要：矿井工作是一项要求意识与技术严谨的工作，矿井中的煤炭自燃情况又是矿井工作中较为频繁的事项，一旦发生火灾将威胁整个矿井工作系统，不仅会造成巨大财产损失更会造成人身安全威胁，因此矿井工作中采用合理有效的通风技术、采煤方法及安全措施，防止矿井煤炭自燃，意义重大。

关键词：煤炭自燃；预防；技术；通风

井工开采是我国煤矿开采的主要类型，在开采过程中防止煤矿火灾发生一直以来都是矿井通风中的重中之重。煤矿火灾发生的原因总体分为外因火灾和内因火灾两种。其中，外因火灾就是指外部高温造成的矿井火灾，如放炮、烧焊、电流短路、明火等。具有火源明显、发生突然、来势凶猛等特点。而内因火灾是指发生在采空区、遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒处以及浮煤堆积的地点所出现的具有着发生和发展缓慢、须经历一段时间、有预兆和火源比较隐蔽等特点的火灾，如煤炭自燃。煤炭自燃是由煤炭本身的煤化程度、煤岩组分、水分、含硫量、孔隙率及脆性等方面因素所决定的。但井下风流流通不畅或者空气有限也是不可避免的主要原因之一。本文就是讲述如何通过矿井通风技术防止煤炭自燃火灾发生的。

1、选择合理的通风方式

矿井的通风方式一般会依据煤层赋予条件、煤层自燃倾向及矿井沼气等级等综合因素来确定。矿井工作过程中很容易遇到带有自燃危险性的煤层，为了防止煤层可能发生的自燃火灾，需要合理采取相应的技术，工作人员可以将采区巷道、开拓巷道与工作面进回风巷布置于岩石中，以避免已经留设的煤柱遭到地压破坏。在矿井开采设计中，需要选定好防火墙的预设位置，在通风系统形成后，应在预先设置好的防火墙位置上构建防火门，与此同时还需要储备足量的封闭防火门的相关材料。每一个采区都需布置单独的回风巷，从而有效实行分区通风，这样就可以更好地降低矿井总风阻，增大矿井通风能力。通风技术可以保证矿井处在相对安全的状态，这是矿井开采正常进行的保障。通风技术必须安全、合理才能有效防止开采过程中事故的发生，即使发生意外事故，也能将危险陛降低到最小。

2、合理的开采顺序与采煤方式

中国是一个典型的富煤、贫油、少气的国家，煤炭成为中国的主要能源。煤炭开采具有危险性，因其具有自燃性，只要在一定的因素影响下，煤炭便会发生氧化反应释放出热量，渐渐堆积热量从而导致火灾的发生。所以针对其特殊性，在能预见的范围内，相关人员要做出合理的决策与布置。矿井内存在各类危险因素，而煤炭自燃在其中是较为严重的危险因子。煤炭开采过程必须根据煤炭的自燃性而做出相应调整，这也是为了减少其中的风险性，让其对工作人员的威胁降到最低。采煤顺序与开采方式在采煤过程中有着很大作用，因此在开采工作中工作人员必须严格按照其中的规律执行。开采存有自燃危险陛的煤层时，要采取“后退式”开采方式，同时还需要确定采区开采期限，开采期限是根据在采区进行防火措施后煤层自燃发火的时间来设定的，这一系列要求可有效防止煤矿自燃火灾对相关人员的威胁。在开采存在自燃风险的煤层时，涉及到需要采用全部充填采煤法，在填充过程中，禁止使用可燃物材料进行填充，三角点与采空区必须充填满。

在开采过程中，相关人员会遇到存有潜在自燃威胁的煤层和自燃的急倾斜煤层，在采取垮落法控制顶板时，应该在采区运输石门与主石门上方留设煤柱，杜绝采掘留在主石门上的煤柱。在矿井开采过程中，相关人员应该合理利用通风方式，从而达到有效开采。如采用后退式回采，则需用“w”型通风或“u”型通风；如果采用前进式回采，则需采用“z”型通风。在通风技术的实施过程中，每一步都需要非常注意，特别是很细微的方面。在采煤工作面结束后，需要于45d内对其进行永久性封闭。在矿井作业中，通风技术的合理实施离不开操作者的有效配合，矿井工作离不开技术人员的危险意识与其技术手段。

3、漏风的有效防止

3．1调节风压法

采空区火灾会因为各种原因而产生，通风系统中压力的分布不均也是原因之一，所以控制通风系统中的压力分布情况可以有效降低风路差，从而达到防止火灾的目的。采空区的漏风量大小一般取决于调节风门设置的位置，将调节风门设置在防火墙的一侧，由于调节风门后风压降低，采空区两侧风压差随之增加，漏风也增大，这样很容易引起采空区着火。当将风门设置在防火墙右侧时，由于风门前风压升高，导致采空区两侧的风压差相对减小，漏风也减少，这种情况下采空区就不容易着火。使用调节风压法可以有效减少漏风，同时也减少了煤炭自燃的可能性。

3．2控制风流逆转危害

当火灾刚发生时，井下的火烟及风流都是顺着发生火灾前的原方向流动的，随着火势发展，经过火源的空气温度也快速升高，流经巷道的火烟气温也随之升高，空气体积因之而膨胀，密度相应减小，于是便产生了与自然风压极为相似的火风压。火风压是火灾发生时自然风压增量。火风压在通风网路中的作用就像一台风压值在逐渐变化着的辅助通风机，在火风压的影响下，可能会导致矿井的正常通风遭到破坏，从而造成风流絮乱，有时甚至可能使矿井内的风流反向，这将严重威胁到井下工作人员的生命安全。而防火墙可以控制产生火风压时的风流，从而逆转危害。

3．3正确管理三带

采煤工作面采用U型或W型通风的采空区，按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性采空区分为三带：散热带Ⅰ（宽度为L1）、自燃带Ⅱ（宽度为L2）和窒息（不自燃）带Ⅲ（如图）。与工作面接近的采空区内冒落岩石处于自由堆积状态，空隙度大，漏风大，氧化生热小而散发热量多，不易发生自燃，叫散热带，宽度大约5m－20m。自燃带Ⅱ中岩石的空隙度较小，所以漏风小，蓄热条件较好，如果该带的条件保持时间超过其自燃发火期，容易自燃。故此带称为自燃带，一般宽度为20m～70m（宽度取决于顶板岩性、工作面推进速度、漏风通风压差）。自燃带向采空区内部延深，是第Ⅲ带。因距工作面较远，漏风甚小或消失，氧浓度低，不具备自燃条件。故此带处于惰化状态，已经发生自燃的遗煤也能窒息，故叫窒息带。根据煤层的最短自燃发火期和开采技术，采用有效的方法确定回采工作面推进速度。

图采空区散热、自燃、窒息三带分布示意图

结语

矿井火灾是煤矿安全生产五大自然灾害之一。一旦发生，不仅能使矿井遭受巨大损失，而且会导致井下职工的重大伤亡。防止自燃火灾，特别是防止采空区内自燃火灾的发生，是避免煤矿火灾、保证安全生产的重点工作之一。因此，在生产实践中，应本着“防治并举、预防为主”的原则，从采空区封闭、管理的源头开始，强化通风管理，充分利用通风防灭火技术。另外，结合煤炭自燃火灾发生所具有的隐蔽性和缓慢性等特点，还需要通过检测井下空气成分的微小变化，矿井空气温度、湿度的逐渐增加来判断，将火灾消灭在萌牙状态。

参考文献：

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[2]杨长东．高瓦斯煤矿采掘工程中通风技术与安全管理研究[J]．价值工程．2013（16）：104—105．

[3]王宗锴．采空区自燃三带的划分[J]．科技与企业，2013（19）：149．