浅析新义煤矿自燃发火的防治和管理-职称论文

分类：矿业论文发表 时间：2011-03-10 09:10 关注：(1)

浅析新义煤矿自燃发火的防治和管理
王世平
汾西矿业集团公司 山西介休 032000
摘要：防止煤矿井下自燃火灾，特别是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。本文结合新义矿自燃发火的有效防治，对煤矿井下自燃发火的防治进行了简要分析和阐述。理工论文发表,评职称发表论文,职称论文网
关键词：煤矿；自燃发火；防治；管理
矿井火灾不仅能使矿井煤炭资源和设备遭受巨大损失,而且会导致井下职工的重大伤亡,甚至毁掉整个矿井。据有关部门的不完全统计，国有重点煤矿火灾事故中，矿井火灾主要是内因火灾，约占火灾事故总数的94％，而外因火灾仅占6％。
新义煤矿自1966年建成投产以来，有记载的自燃发火事故13次，其中10次发生着火现象，多次造成停产封面，防灭火工作的压力一直很大，从2000年以后发火次数逐渐减少。该矿煤层自燃发火期较短，经过几十年的开采留下了很多采空区，造成防灭火的战线拉长、范围扩大，难度不断增加。另外，矿井煤炭资源临近枯竭，采场日益狭窄，而且由于采场接续紧张，许多工作面被迫在火区周围布置，受到火患的严重威胁。加之该矿周边小煤窑越层越界开采、私挖滥采情况严重，给矿井通防工作造成很大困难。
该矿煤炭自燃发火位置多在10#煤层与11#煤层停采线附近，8次发生在回风侧，发生在进风侧的火势比较大，不易控制，发火时间多在冬、春季。煤炭自燃点分布在1采区~6采区，其中1采区~2采区工作面发生自燃频率较高，部分煤炭自燃发火位置及时间见表1。
表1 新义煤矿井下自燃发火位置及发火日期
火区 发火位置 发火日期
火区1 311面进风巷停采线 1972.2 .22
火区2 3104面下分层 1974.12.6
火区3 3411面停采线外煤柱 1982.10.25
火区4 2406/2306面的煤柱 1985.4 .9
火区5 2311面采场 1982.11.8
火区6 6004面联络巷煤柱 2000.5.10
1煤层及主采煤层赋存情况
1.1主采煤层赋存情况
新义煤矿井田内含煤地层主要为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组，含煤岩系平均总厚度为144.91m，共含可采煤层5层。太原组平均总厚度102.60m，含煤层10层，煤层平均厚度12.11m，含煤系数11.80%；含可采煤层3层（7＃、9＃、10＃+11＃），可采煤层平均厚度9.98m，可采含煤系数9.73%。山西组平均总厚度42.31m，含煤层7层，煤层平均厚度4.68m，含煤系数11.06%；含可采煤层2层（2＃、3＃号），可采煤层平均厚度2.62m，可采含煤系数6.19%。
1.2可采煤层情况
井田内稳定大部或全井田可采的煤层有2＃、9＃、10＃+11＃煤层，较稳定局部可采煤层有 3＃、7＃煤层，不稳定零星可采煤层有2＃下、
3＃上、4＃、5＃、12＃煤层，其余煤层均不可采。
该井田可采煤层在西北部已大面积采空，中部有部分采空段，其余大部分尚未开采。
2 煤层的自燃倾向性
该矿2006年4月15日、2007年9月20日所采煤样经测试：本井田主要可采煤层煤的自燃倾向性为：2＃煤层煤的自燃倾向性为不易自燃，9＃、10＃+11＃煤层煤的自燃倾向性均为容易自燃,具体测定结果见表2-1所示。
表2-1 新义煤矿主要可采煤层煤的自燃倾向性鉴定表
煤层号 煤的吸氧量(cm3/g) 自燃倾向性等级 自燃倾向性
2 0.6370 Ⅲ 不易自燃
9 0.8379 Ⅰ 容易自燃
0.9161 Ⅰ 容易自燃
10+11 0.9043 Ⅰ 容易自燃
0.8956 Ⅰ 容易自燃
0.8667 Ⅰ 容易自燃

3 煤层的自然发火原因分析
3.1 厚煤层分层开采遗煤和护顶煤丢失较严重，遗煤厚，机采工作面一般在0.1～0.2m之间，护顶煤一般在0.3～1m，煤破碎后易氧化生热。
3.2 中分层煤含硫量较高，一般在2%～3.51%之间，含Fe2S的煤易氧化生热。
3.3 分层回采工作面停采后，停采线冒落不实，当中分层煤或下分层煤构成通风系统后，停采线就有漏风流通过，为已氧化的遗煤再次氧化提供了供氧条件。
3.4 在进风大巷与回风大巷之间留有15m宽的煤柱，由于矿压作用，使煤柱产生裂隙，导致进回大巷之间漏风，使煤柱因漏风氧化产生热量从而自燃。
3.5 在进风大巷与回风大巷之间的漏风压差是随着大巷从井底向采区延深而减小，进风大巷与回风大巷之间的煤柱发火的风险也随之减小，这也是大巷间发火煤柱的分布都离井底较近的原因。
3.6 该矿开采的煤层赋存较浅，另外，该矿地面范围内曾有多个小煤窑开采，使很多小煤窑与该矿井下沟通，在冬、春季，除主要通风机负压造成的漏风外，自然风压加大，使小井向该矿的漏风量增大，这是该矿曾发生的煤炭自燃大多在冬、春季的原因。
4 近年来煤层的自燃发火减少原因分析
4.1 实现了分区通风，大大减小了井下内部漏风
矿井通风系统基本形成一个采区一个主要通风机，大大降低了井下通风的风阻，也大大降低了整个矿井井下内部漏风的压差，实现了井下通风系统某种程度上的“采区均压”效果。
4.2 改变开采方法与开采工艺，减少了采空区遗煤重复氧化可能，加快了工作面推进速度
对9＃、10＃、11＃煤由原先的分层综采变为综合机械化放顶煤开采，实现了一次采全高，避免了采空区遗煤重复氧化可能性，同时，加快了工作面推进速度，在标准“U”形工作面通风条件下，工作面推进速度快是最有效的防火措施。
4.3 提高了安全理念，加强了防治力度
防火投入增加与防火措施到位,切实加强了防灭火技术管理和安全监管，安全理念增强；健全了组织体系，强化了责任落实，实行严格考核；超前预防，实时分析，动态排查和群体防控的措施，实现了防灭火工作由“被动治理”到“主动防控”的转变，严密防范了发火事故的发生。
5 目前该矿在防灭火方面仍存在的问题与建议
5.1存在的问题
5.1.1 采区集中轨道巷、集中运输巷及采区回风巷都布置在煤层中，由于矿压作用，部分巷道巷道壁与煤体有较大的空隙，可能沿巷道方向形成较长的漏风通道，使巷道外围煤体氧化的可能性增大。
5.1.2 新义煤矿地面小井虽全部关停，并进行了封闭，但小井与该矿连通情况仍有待详查。
5.1.3 采用分层布置工作面方式存在上下分层以及临近分层工作面之间的相向推进和上下分层工作面设计宽度不一致，不利于防火。
5.1.4 采区存在跳采工作面，在下一步回采过程中将形成孤岛采煤工作面，回采孤岛采煤工作面发火风险增大。
5.1.5 主要通风机之间负压差异较大，造成风机相互干扰，消耗有用功，同时，易形成不同采区之间的漏风，不利于防火。
5.2 建议
5.2.1 对长期使用的煤巷或有顶煤自燃危险的巷道要全部喷浆；
5.2.2 对于分层开采工作面建议上风巷进行埋管灌浆，这样既增加了采空区气密性又提高了冒落顶板绞接性；
5.2.3 井下束管监控系统须接到工作面上隅角，实现对采空区气体成份的连续监测，并通过编程对测定结果进行自动分析，实现自动报警。
5.2.4 对于分层开采的工作面，避免上下分层及临近分层之间存在相向推进和上下分层工作面设计宽度不一致的布置方式。
5.2.5 对孤岛采煤工作面，工作面上下风巷应铺设灌浆管路，要对沿空煤柱压酥段、邻面停采线、揭露采空区等处必须采取有效的防漏风措施。对相邻停采线、开切眼、老火区、原自燃隐患点、揭露采空区等处要压注防灭火材料。
5.2.6 该矿是一老矿，有很多煤柱，对于在回收开采期间再次被触及的老煤柱和一些三角煤柱需进行压注防火材料，减少漏风，防止煤炭自燃发生。
5.2.7 从防火角度要进行矿井通风系统阻力测定与优化工作，减少不必要的漏风压差，并对火区周围巷道绘制能位分布图，实现调节风量与实施防火措施时，能够动态监测火区周围巷道能位变化情况，防止有害气体涌入作业空间。
5.2.8对9＃、10＃、11＃煤进行低温氧化特性测试工作，给出各煤层在现有开采条件下的发火期值与工作面月最低安全推进速度值；给出工作面遇地质构造或撤架的安全最长时间，同时要测出进行煤炭自燃早期预报的指标气体的临界浓度与趋势值等参数。
5.2.9 若进行大面积采空区自然发火的预防时，采区停采线外要设均压巷道，调节风门不得设在采空区闭墙之间；选择风压较低的采空区闭墙附近，向采空区施工高位钻孔，埋设束管监测采空区气体情况，定时测定采空区密闭内气体浓度，并检查闭墙的完好状态及漏风情况。
6 结语
煤矿自燃火灾的发生多是由于通风管理不善造成的。当井下采空区遗煤形成低温氧化、存在氧化自热蓄热条件和在有明火燃烧时对通风系统缺乏有效控制，是造成重大火灾事故的主要原因。因此,不断优化矿井通风系统,加强防灭火技术管理和安全监管,彻底更新观念,将防灭火工作变“被动治理”为“主动防控”,就一定会减少直至杜绝井下煤层自燃发火事故的发生。