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煤矿煤层自然发火原因分析与防治措施

作者：王向阳

来源：《中国科技纵横》2010年第14期

摘要:分析了云台矿煤炭自然发火的原因,采取了多种防煤火技术措施,介绍了矿井运用多种防灭火手段取得的实践效果和经验,并对目前小煤矿防灭火工作提出自己的看法。 关键词:煤炭自燃 防灭火方法 前言

按照国家有关政策,地方小煤矿加大了管理力度,并通过资源整合加强安全管理、加大安全投入,确保煤矿安全生产,同时通过资源整合提高了矿井产量。但与国有大型煤矿相比,小矿依然存在技术力量薄弱等不利因素。对于开采易自然发火煤层的整合矿井,由于采空区多,防灭火管理存在很大难度。

云台矿所采二1煤层自然发火期为2~3个月,属易自燃煤层,生产期间曾发火,通过云台矿的防灭火治理及通过分析发火原因,本人认为,整合后的矿井更应做好防灭火工作,确保矿井安全生产。

1 矿井简介

平煤集团云台矿位于平顶山石龙区大庄村平煤集团大庄矿东南1.2km处,地处丘陵地带,1995年底破土动工,1999年11月投产,设计服务年限18年,设计生产能力6万吨/年, 2005年实际生产能力9.5万吨。由于小煤矿破坏以及河南梁洼煤矿水淹等原因,造成云台矿资源枯竭,加之采矿许可证到期等种种原因,于2006年6月份闭坑。

云台矿煤田原属平煤集团大庄矿,由于断层影响划拨给云台矿开采。开采煤层为二1(己16-17)煤层,自然发火期2~3个月,属易自然煤层,瓦斯绝对涌出量0.7m3/min,相对涌出量为1.5m3/t,属低瓦斯矿井。煤尘爆炸性指数18～32%,具有爆炸性。

2 云台矿煤炭自然发火情况及原因

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漏风是引起云台矿自然发火的根本原因。2002年杨庄矿(非法小窑)越界开采与云台矿己16-17-11050机巷掘透,由于密闭不严漏风,50天后密闭处发火。2005年云台矿在大庄矿己四采区东翼残采,由于大庄矿压入式通风,云台矿为抽出式通风,造成采空区漏风,Co超限。2006年己16-17-11090工作面报废中切眼密闭漏风,造成废巷内温度升高,密闭内CO浓度超限。

3 煤炭自燃原因及条件 3.1煤自燃的学说种类

目前主要的煤自燃学说有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化符合作用学说等。 3.2煤炭自燃条件

3.2.1煤炭自燃的必要充分条件是:

(1)有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态,堆积厚度一般要大于0.4m。(2)有较好的蓄热条件。(3)有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件,是保证氧化反应自动加速的前提。实验表明:氧浓度>15%时,煤炭氧化方可较快进行。(4)上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可,前三个条件是煤炭自燃的必要条件,最后一个条件是充分条件。

3.2.2煤层的自燃发展过程

煤炭自燃分为四个时期:潜伏(自燃准备)期,自热阶段,自燃阶段,熄灭。

4 安全技术措施

矿井内因火灾防治技术主要有开采技术防火措施 、灌浆防灭火技术、阻化剂防灭火技术 、均压防灭火技术 、惰性气体防灭火技术、 泡沫防灭火技术 、胶体防灭火技术。 为保证矿井安全生产,云台矿采取了多种措施,取得了明显效果,确保了矿井安全生产。 4.1采取多种手段,加强密闭墙质量减少漏风

杨庄矿与云台矿掘透后,双方均打了密闭墙,对掘透处进行了封闭,但由于密闭检查、维护不及时,漏风严重造成自然发火。为彻底防治漏风,除严格按照《煤矿安全规程》要求施工外,密闭封口时在两道密闭墙顶部预埋了注浆管,砌密闭墙时,添黄泥前对密闭墙体两边最大限度的使用

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水泥抹墙,在墙体周边及封口时使用膨胀水泥。密闭凝固后,使用注浆泵对密闭顶部定期注粉煤灰。(见后图)

通过以上的治理,取得了良好的效果,直到该采区回采结束,此处密闭各项技术指标均未超限。

4.2注阻化济预防发火

对于己16-17-11090工作面报废中切眼内发热问题,先对密闭进行了维护,并结合中切眼巷道坡度情况,从高处对巷道内进行注阻化济,经观测,Co浓度及温度均明显逐渐降低。 4.3注浆密封

2005年在大庄矿采空区内残采时,由于漏风,采空区起热,CO浓度超限,打密闭后,由于风压大,巷道围岩破碎,再生顶板锈结差,密闭漏风依然严重,为彻底处理隐患,在采空区外新掘了一条巷道,而后在两密闭间进行注浆(纷煤灰)替代黄泥。由于两密闭间距离较远,为加快进度,先用袋装满粉煤灰剁到巷道内(袋子不扎口),密闭墙封口后,用预埋管再向密闭注浆。 4.4加大防火安全投入,加强检查,实现监测监控

为做好防灭火工作,云台矿建立健全了各项管理制度,成立了以矿长为组长,总工程师为副组长的防火领导小组,设置专职人员加强矿井防灭火工作。对个各密闭每周至少检查2次,发现问题及时汇报处理。对进风巷道内的密闭,要求班班检查。

同时加大安全投入,购买红外线测温仪对密闭内进行测温,定期进行气体取样分析。为对密闭实现24h监测,利用KJ4瓦斯监控系统,在进风巷内及重点防护密闭前安装了Co传感器、温度、CH4传感器,对密闭进行24h监控。发现问题,直接向矿总工程师汇报。 4.5 优化设计

在设计、施工时,云台矿把防灭火工作作为头等大事,坚持做到不安全不施工,不安全不开采的原则,优化设计,科学安排施工,杜绝火灾事故的发生。

5 治理效果

通过种种技术措施以及完善的管理制度,云台矿在防灭火管理工作中取得了明显成果,达到了矿安全要求,确保了矿井安全生产。