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小議綜采放頂煤開采法防火措施

發布日期:2020-01-29  瀏覽次數:88
 摘 要:火災是綜采放頂采煤法面臨的主要安全問題之一,文章在分析現存的兩種主要防火方法的基礎上,提出了自己關于防火的建議,對于生產具有一定的借鑒意義。

關鍵詞:綜采放頂煤;防火;阻化劑霧化;氮氣防火 
0前言
放頂煤綜合機械化采煤法,由于一次采厚大、可采用長壁式機械化回采方法等特點,受到國內外采礦業重視。但目前影響放頂煤綜采安全的兩大問題,即火災和瓦斯問題,尤其是火災,本文將就放頂煤綜采防滅火的現狀及較理想的防火措施提出自己的淺見。
1、放頂煤綜采防火特點分析
(1)由于煤層開采厚度大,生產能力高,又增加了放煤工序。所以工作面的推進速度緩慢,采空區內浮煤與空氣接觸時間長,易于氧化積熱自燃。
(2)采空區上部一旦發火,難以接近,不易處理,并且可隨放頂煤向下滑落而蔓延。
(3)采高增加,采空區空間大,頂板冒落后堆積厚度大,頂底板都可能有丟煤,采用常規的防火措施難以處理。
(4)采空區的“兩道”自然發火隱患突出。殘留在采空區內的浮煤多,特別是靠兩道側的三角煤丟失嚴重。
2、現存的兩種主要防火方法分析
具有自燃傾向性的煤炭,能否發生自燃主要取決于四個條件:有破碎的煤炭堆積狀態存在;有連續的通風供氧條件;周圍具有蓄熱環境;有維持煤炭氧化過程發展的時間。當這四個條件都滿足時即自燃。目前比較理想的抑制煤炭氧化的措施有兩種:一是阻化劑霧化,二是利用氮氣滅火。
2.1阻化劑霧化
利用霧化阻化劑防火,在一些煤礦取得了成功。它成本低,效果好。其實質是阻化劑汽霧,借助與漏風方向一致的獨立風流,從回采工作面向深部、高處的浮煤送入,處理易自燃的浮煤,防止采空區發生火災。在有向采空區漏風的條件下,這種方法是比較優越的,但它具有以下弊端:①運送阻化劑霧氣的載體,是漏風風流,即要有氧氣進入采空區;②必須具備采空區漏風這一條件;③控制范圍有限,靠近工作面的采空區,可能得以控制,而遠離工作面的區域,由于受漏風的影響,可能難以達到。
2.2利用氮氣防火
利用氮氣防火,其可能性已得到肯定,但是不完善,同樣存在一些弊端:①如果采空區漏風控制不當(實際上也難以控制),則采空區內注入氮氣的滯留量就難以控制,這將直接影響注氮防火效果;②氮氣防火對進入采空區的“兩道”,尤其是對工作面進風側落頂三角點處的預防是無能為力的。對靠近工作面的冷卻帶,甚至氧化帶也是如此;③采空區注氮氣防火,同樣存在氧化帶,注氮氣只能縮小氧化帶的寬度,而不能消除,即自燃發火的危險依然存在;④注氮量過大,泄漏量將增加,有影響井下環境的可能。
上述兩種方法,對處理放頂煤綜采這樣采空區空間大、浮煤多的煤炭氧化都是比較可行的,但又有利弊。如果把兩種方法結合起來使用,則可互補不足,充分發揮其效能。
我們認為,以氮氣帶動霧化阻化劑作為放頂煤綜采防火措施將是比較理想的和有前途的。氮氣將霧化的阻化劑送入采空區,它們除具有各自獨立的優點外,又可克服各自的不足。同時對諸如密封等防止漏風以及減少注氮量以降低其泄漏量等輔助措施,將不產生限制作用。
3、幾點防火建議
3.1加強采空區氣體和溫度監測
采空區氣體和溫度的監測,可為防滅火措施的實施提供目標并贏得時間。
3.1.1.氣體監測
目前,放頂煤綜采采空區的氣體監測,以束管監測系統的效果比較理想,可實現連續監測。但由于束管阻力和路線長度的影響,將使井下氣體需經過一段時間進入分析儀。滯后一段時間才能得出分析結果。因此,應針對各礦束管敷設的長短等進行測定和計算,以確定出滯后時間,這對分析和處理問題將是有利的。
采空區氧含量是應重視的參數。經驗表明,采空區氧含量不正常,CO含量增加,就會有發火危險。因此,當氧含量不正常時,就應引起注意,采取適當措施處理。
3.1.2.溫度監測
采空區溫度監測,是發現高溫點的直接手段,與氣體監測相配合,將為原采空區發火危險程度的判斷提供依據。目前常用的測溫探頭,多為電阻或半導體熱敏元件,如布置得當,監測效果也較好。當然,如配以紅外線探測儀等最好。
3.2提前預防,重點處理
3.2.1加強“兩道”及高頂處的檢測和處理
由于采區的上、下順槽已提前暴露在空氣中,而放頂煤綜采目前的推進速度又比較慢,所以進入采空區后的兩道發火危險將更大。采空區靠近上下順槽兩側的三角煤丟失較多。這些浮煤將成為發火的隱患。同時由于“三帶”并不是呈直線條帶狀存在,在進風三角點處,由于入風流的沖擊作用,將使窒息帶遠離工作面,即利用氮氣在這里是很難發揮作用的。因此,“兩道”的檢測與處理必須予以重視。
3.2.2煤體高壓注水或阻化劑
在有條件的礦井,特別是褐煤,其裂隙較發育,采取煤體高壓注水或阻化劑,可阻止氧化,達到防火目的,同時還可以預裂煤體,提高頂煤冒落程度。
3.2.3及時處理危險點
對已出現煤炭自燃跡象的高溫點,可采取放落頂煤,即挖除火源的辦法進行處理;也可以根據實際條件采用向頂煤中注水、注阻化劑或采用對頂煤噴漿注凝膠降溫、隔絕供氧的方法,阻止煤炭自燃。
3.3其他措施
3.3.1合理增減風速風量
在一定的巷道條件下,當煤體處于低溫氧化時,應盡可能地增加巷道風速,對掘進巷道采用大風量的局部通風機供風。在一定的巷道風速條件下,可以改變巷道的幾何條件,如在冒高前設風帳,增加巷道風流的紊亂程度,加速熱量對流,阻止煤炭升溫。當頂煤自燃時,為了加速自燃煤炭的熄滅,應盡量減小巷道風速或不供風,以達到減少供氧或不供氧,使自燃熄滅。
3.3.2降低采區負壓
對礦井總負壓而言,負壓過大易漏風,不利防火;反之,則通風系統不穩定。而對采區,則應盡可能降低負壓,即加大采區通風巷道斷面。
3.3.3支架上部頂煤注凝膠
這是處理支架頂煤自燃的最佳方案。但注凝膠量應足以填塞頂煤裂隙,保證在工作面與采空區間形成一道凝膠墻,將工作面與采空區隔開,這樣注凝膠不僅阻止了頂煤自燃,也阻止了采空區煤炭自燃。
3.3.4工作面設計通風系統力求簡單
盡量避免U+L形進、回風系統的存在,同時要加強工作面采空區外圍漏風的管理,采取綜合措施堵漏。
4、結束語
綜采放頂煤防滅火是一項復雜的技術工作,對其在掘進、回采、回收期間的煤炭自燃,有時單靠某一措施難以達到預期的目的。需要對誘發煤炭自燃的原因、火源的位置等進行深入細致的調查、分析,然后采取綜合措施進行處理,才能徹底消除自然發火。
參考文獻
[1]譚允禎,張東儉.綜采放頂煤工作面采空區自燃區的劃分[A].中國煤炭勞保學會礦井通風專業委員會第十屆年會暨全國高校通風與安全(安全工程)第十五屆年會論文集[C].成都,2001.
[2]蔣成軍,王省身.對放頂煤綜采工藝安全問題的認識[J].江蘇煤炭.1997,(1).
[3]劉紹雄,鄭旺來,劉運華.綜放面回收防滅火措施及實踐[J].煤礦開采,2001,(3).

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