浅议综放采空区的综合防灭火措施

【摘 要】综放采空区的防灭火是一项复杂的系统工程，直接影响着煤矿的安全生产，这就要求我们采取综合防灭火措施，包括构建矿井通风系统、强化预测预报和监督检查手段、应用胶体防灭火技术、运用预防性灌浆技术、使用注氮防灭火技术、建立高素质的防灭火队伍并编制应急措施，来确保综采工作面顺利采出。

【关键词】综放采空区；防灭火；注氮；灌浆；注胶体；调压

【中图分类号】TD752.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0385-01

综放采空区遗留的浮煤厚度较大且煤体松散，采空区工作面通常坡度较大且容易漏风，为煤的氧化提供了氧气保证，这些原因导致综放采空区一旦发生火灾就难以扑灭，并且经常引发瓦斯和煤尘爆炸等灾害。统计显示，由采空区的煤炭自燃所引发的矿井火灾占到总火灾的60%以上，因此需要采取综合防灭火措施来解决综放采空区的自燃发火问题。

1. 矿井通风系统的构建

通风是矿井防灭火的基础条件，因此矿井通风系统在为井下生产提供良好环境条件的同时，要达到通风网络简单、风流稳定、角联和串联风路少的要求。在合理构建矿井通风系统的时候，要注意以下事项：

（1）提高主要通风机运转的稳定性。为了确保通风机具有较强的抗灾能力，要制定严格的主要通风机及其附属设备的管理制度，从而确保主要通风机能够正常且稳定的运转。

（2）对矿井通风阻力进行合理分配。高风压和高风阻的矿井非常不利于防灭火，因此要在确保现有通风网络各用风地点风量的前提下，从矿井合理的开拓布局和最经济合理的巷道通风断面着手，尽量降低通风阻力。

（3）对通风构筑物进行规范管理。在开拓和开采巷道贯通时，要提前及时构筑通风设施，并在综合考虑行人、行车和运输等方面的前提下，选择最佳的位置，制定配套的管理制度，推行通风构筑物的规范化管理。

2. 预测预报和监督检查手段的强化

（1）要构建完善的自燃预测预报系统。首先，要加强对综放面回风巷CO浓度的连续在线自动监测，在回风顺槽的回风巷内和上隅角增设CO传感器和温度传感器等监控探头，实现对综放面自燃情况的连续自动监测。其次，要利用红外线测温仪对工作面头、尾端头及进、回风流的气体温度进行监测检查，发现问题及时汇报。

（2）要加强综放采空区的监督检查并定期取样分析。首先，要构建健全的综放采空区CO异常情况下的采样分析制度，每天束管监测人员进行抽气，并对气体进行分析，并针对异常情况采取处理措施。其次，每班必须有一名专职的瓦检员和安检员对该工作面的气体情况进行监督检查，综采队跟班干部必须携带多功能气体检测仪，一旦发现异常情况要及时汇报。

3. 胶体防灭火技术的应用

胶体防灭火材料集堵漏、降温、阻化和固结水等性能于一体，因此能够较好地解决采空区内灌浆和注水的遗漏流失等问题。在综放采空区使用胶体防灭火技术具有如下优势：胶体防灭火材料具有独特的灭火特性，灭火速度迅速；胶体防灭火材料在松散煤岩体内胶凝固化，以便堵塞漏风通道，密实效果好，有害气体消失较快；胶体防灭火材料在高温下不会产生水蒸气，安全性较高；高温火区凡胶体防灭火材料渗透到的地方就不会发生复燃，可靠性较高。

在工作面上下顺槽尤其是工作面端头处为防止漏风，实行巷道煤体外喷涂，封堵材料形成一层致密的防护层，不但能填满裂隙，防止漏风，还能增加巷道的抗压强度。另外在停采的工作面通过注凝胶方法进行防灭火。凝胶不但有包裹煤体、堵塞漏风等作用，而且还具有阻化性能。

4. 预防性灌浆技术的运用

预防性灌浆是防止煤层自燃的一个专项措施，也是矿井最有成效且稳妥可靠的防止煤层内因火灾的方法。预防性灌浆具有成本较低且工序简单的优势，只要加强管理，就能使泥浆分布均匀而不致出现大面积空白区。

使用预防性灌浆技术的重点是：（1）制浆工艺的流程。采用高压水射流取土，机械制浆，其具体流程为：高压水枪冲下的泥浆流人集浆沟，经过滤网过滤，除去杂物后流入泥浆搅拌池，经搅拌机搅拌后，按一定的水土比成浆，然后通过管路经风并流向工作面采空区和其他所需注浆地点。（2）制浆材料的要求。制浆材料要不含或少含可燃和助燃成分，泥浆结构稳定，在输送过程中不会很快沉淀；粒度直径不能大于2mm，细小颗粒（粒度直径小于1mm）要占75%，粒度组成保证渗入灌浆带的空间和孔隙中；要具有一定的可塑性，塑性指数在9～14范围内，材料的收缩性小，使之能紧密地粘着在采空区煤体表面。（3）泥浆的土水比。要根据泥浆的输送条件和灌浆方法按季节不同来确定土水比，一般土水比的变化范围为1：2～1：1.5，阻化剂的添加量在6‰～10‰左右。

5. 注氮防灭火技术的应用

空气中氮气含量增加，氧气含量必然降低。当氧气含量降低到5%～10%时，可抑制煤炭的氧化自燃，当氧含量降至3%以下时，可完全抑制煤炭等可燃物引燃和复燃。基于上述防火机理，向综放采空区注入氮气，并使它渗入到采空区冒落区和裂隙带，形成氮气惰化带，可达到抑制采空区自燃的目的。

为使防灭火工作收到最佳效果，需确定注氮气的最佳位置。如果将氮气释放口放在窒息带，即氧气浓度低于7%，不需注氮也将不会造成煤炭自燃。如果氮气释放口在采空区的冷却带，由于冷却带内存有微量漏风，即使注氮设备正常运行，氮气释放口氮气释放量也远小于漏风量，这时的注氮机不起任何作用。因此，回采工作面采空区“三带”划分尤为重要，需准确确定采空区氧化带的位置和宽度，使氮气释放口在氧化带内进行氮气注入。

当工作面发现有下列情形之一时，必须进行注氮防火：采区内任何地点出气温度超过进风流温度15℃时；采空区内CO含量出现急剧上升时；回风流中CO含量超过24×10-6时；综放面因故停产，过断层带，停采撤架时；综放面局部地方发现有火灾征兆，如挂汗、焦油昧或烟气味时。

工作面发现有下列情形之一，必须进行注氮灭火：当采空区的烟火及有毒有害气体窜入工作面，严重影响生产时，必须进行注氮灭火；当工作面及巷道内出现内因火灾或外因火灾，用直接灭火法不能奏效时，可进行注氮灭火；当工作面局部瓦斯积聚超限，具有爆炸危险时，可进行注氮抑爆。

6. 建立高素质的防灭火队伍并编制应急措施

综放采空区防灭火具有范围广和难度大的特点，因此要建立专门的防灭火工种，在整个工作面范围内对高温点进行普查，定期检查束管监测情况并负责取样、煤体捣孔测温，当发现异常现象时及时汇报并直接采取措施处理，避免隐患的进一步扩大。

如果有害气体继续上升，超过临界控制范围，或超过经验数值即回风流中CO浓度超过100ppm，此时可考虑反风，反风后采取两进一回的通风方式，保证作业人员安全；在邻近工作面位置备足快速封闭和永久性封闭材料，如火情无法控制要果断处理，确保人员的生命安全。

7. 小结

采场的工作面与采空区相连，两者之间不可避免的存在着漏风关系，这非常容易引起采空区煤炭的自燃，而给企业造成极大的经济损失和安全隐患。因此企业要结合自身的实际情况，综合应用注氮、灌浆、注胶体防灭火和调压等措施，为确保安全生产和员工的生命安全奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]董立华.综放开放采空区煤炭自燃防治技术[J].煤矿安全，2007（3）.

[2]李智海，等.矿井火灾防治[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

[3]陈宝技，董维田，郝欣，路志堂.构造复杂煤层综放面防灭火实践[J].山东煤炭科技，2011（1）.

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