大倾角特厚煤层火灾治理方法
阅读：383发布：2020-05-12
专利汇可以提供大倾角特厚煤层火灾治理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种大倾 角 特厚 煤 层火灾治理方法，包括工作面上分层 煤层 自燃的治理方法及工作面下分层煤层自燃的治理方法。该大倾角特厚煤层火灾治理方法将工作面煤层分为上分层煤层和下分层煤层进行分别治理，全方位地控制并 预防 煤层自然现象，大大降低了煤层自然发火的概率，从而避免产生较大损失，具有推广使用价值。，下面是大倾角特厚煤层火灾治理方法专利的具体信息内容。
1.一种大倾角特厚煤层火灾治理方法，其特征在于，包括工作面上分层煤层自燃的治理方法及工作面下分层煤层自燃的治理方法，
所述工作面上分层煤层自燃的治理方法包括如下步骤：
1)工作面上分层煤层自燃发火监测及早期预报：
采用人工检测、束管监测、安全监测和人工采样分析的方法对工作面煤层发火情况进行监测；
2)工作面上分层煤层回采期间的防灭火：
①工作面上分层煤层回采前，沿轨顺、运顺各铺设一路注浆管路至切眼端头，注浆管前端接花管，用于向采空区压注复合胶体，进行充填封堵，减少采空区漏风；
②在工作面两端头每隔30m施工1道长2m的隔离墙，利用注浆管路，适时隔段对采空区进行压注复合胶体，注隔离段时首先在进、回风隅角砌筑挡风墙；
③待工作面推过袋装炉渣墙，工作面上端头跨落带与墙体结合充分后，通过墙顶部压入的注胶管，压注一定量的胶体；
④开切眼处的防灭火处理，需要在上平巷处预埋注氮管道，氮气释放口应高于底板，以
90度弯管拐向采空区，与工作面保持平行，用矸石或木垛加以保护，注氮时间为从工作面初次放顶开始注氮；
⑤做好自燃发火预测预报工作，采煤队要保持连续推进，月推进速度不得小于80m；
⑥一旦出现CO浓度超限，必须立即创造注胶条件，对该区域进行注凝胶处理；
3)工作面上分层煤层末采期间的防灭火：
①在运顺距停采线30m处各引出一路注浆管路至停采线外，并与停采线外注浆管合茬，注浆管沿巷道底板敷设，注浆管出口接花管；
②在运顺距停采线30m处引出一路束管至停采线外，监测采空区气体情况；
4)工作面上分层煤层停采、回撤支架时的防灭火：
①停采后，立即减少工作面配风量，风量控制在400～500m3/min，减少采空区出现自燃可能性；
②停采后，每天对停采面风量进行测定；
③推进时，距停采线30m、5m处，轨顺、运顺各砌筑两道袋装炉渣墙，铺设两路注浆管，第一路注浆管铺设至第二道墙以里，第二路注浆管铺设至第一道墙以里，然后在墙外0.5m处打板闭，在板闭上部距顶板200mm处安装两根钢管，板闭与碎煤袋子墙之间充填罗克休泡沫，以减少向采空区漏风；
④利用轨顺预埋的束管和回风隅角的束管实时监测采空区气体，每4小时监测一个循环，建立O2、CO2、CO、C2H6、C2H4气体曲线图，并通过气体分析判断采空区内是否出现自燃现象；
⑤采取均压措施，减少停采线漏风，防止停采线浮煤自燃；
⑥在撤架过程中，加强停采线气体、温度监测和自燃危险性预测；
⑦利用轨顺、运顺两端头隔离墙预留的钢管向两隔离墙间压注胶体，轨顺、运顺压注固化充填材料，将两端头全部充填封堵，形成隔离带，减少采空区漏风量；
⑧工作面在封闭时，靠近工作面的第一道密闭应施工高强度充填密闭，注固化材料并且在巷道周边打上锚杆；
⑨工作面封闭后通过预埋管路或者施工钻孔，向停采线处压注复合胶体；
所述工作面下分层煤层自燃的治理方法包括如下步骤：
1)工作面掘进期间的防灭火：
①避免两顺槽同时掘进，防治两顺槽和上分层采空区沟通的地点形成负压通风；
②巷道掘进期间，应对顶煤破碎处进行喷浆，并且向里压注高吸水防火材料；
③沿空侧采空区应继续对可能存在自燃隐患的地方施工防灭火钻孔，并向里沿空侧采空区补注复合胶体，尽可能的减少漏风；
④对顶煤破碎处应留设观测孔，监测上分层采空区气体的情况，及时发现自燃隐患；
⑤工作面上下平巷顶煤、构造带附近及其它可能发火地点定期用红外成像仪进行测定；
2)工作面开切眼及回采期间的防灭火：
①在工作面切眼贯通后，应向上分层采空区施工钻孔，探测上分切眼处采空区煤层自燃的治理情况，并且对上分层切眼进行注凝胶补注；
②过上分层停采线前，根据上分层停采线气体变化情况进行注阻化泡沫进行阻化惰化延长煤层自燃发火期，预防采空区浮煤自燃；
③工作面后部采空区的防火主要是以采空区两道建立沙袋墙，注复合胶体堵漏为主；
④采空区的漏风难以控制时，对于远距离采空区实施阻化泡沫惰化、阻化，近距离采空区防火采用复合胶体堵漏降温为主；
⑤对于采空区主要闭墙，应测定其压差，及时掌握并调整风压分布。
2.根据权利要求1所述的大倾角特厚煤层火灾治理方法，其特征在于，所述工作面上分层煤层自燃的治理方法及工作面下分层煤层自燃的治理方法还包括自燃防治应急方法：
1)工作面CO气体超限应急预案：
①采取措施加快工作面推进速度；
②采用沙袋充填进风侧采空区巷道，减少向采空区的漏风；
③对采空区两道进行封堵和注胶；
④控制工作面风量，减小向采空区漏风；
⑤采取系统均压措施，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出；
2)采空区自燃火灾应急预案：
①在工作面架间铺设高分子聚乙烯管，每20m开设一个“三通”，与注浆管路连接，压注胶体浆液，利用闸阀控制浆液流量，保证浆液在采空区内均匀分布；
②减少工作面供风量；
③加快工作面推进速度并提高回采率，使采空区高温点尽快进入窒息带；
④安装抽出式通风机；
⑤当工作面采空区火灾无法控制的时候，通过快速密闭上下巷道，对上下端头进行快速封闭，利用预埋管路对采空区进行封闭式压注氮气；
3)旧巷自燃形成的火灾应急方案：
①应用均压系统，调节工作面压力，减少有害气体向工作面的涌入；
②在顺槽中向采空区旧巷或火区处布置注胶钻孔，压注MCJ12胶体防灭火剂，根据气体观测资料，分析确定火区范围，初步估计注胶量；
③若自燃区域在相邻采空区，则注胶的主要目的是在联络密闭附近建立胶体隔带；若自燃区域已扩展到本面顺槽，则注胶范围应为联络巷以下的高温区域；
④在顺槽向需注胶范围内布置注胶钻孔，终孔位于联络巷顶部，终孔间距为2m，采用灭火钻机，打钻下套管一次完成；
⑤在注胶灭火过程中，采用束管监测系统监测上隅角和回风顺槽中气体的变化情况，掌握自燃火势发展和注胶灭火效果；
⑥注胶灭火后，应采取措施加快工作面推进速度；
4)阻止有害气体涌入生产区域的应急技术措施：
①通过调节通风系统，对有害气体涌出的地点进行升压，减少或杜绝有害气体向生产区域的涌入；
②针对现场实际情况，选用喷浆或压注MCJ12胶体防灭火剂材料，对有害气体涌出地点进行堵漏；
③矿井内与火区相关的闭墙应按防火墙的要求进行施工或加固；
④通过与火区相关的闭墙或施工相应的钻孔，向火区注惰气进行惰化；
5)近距离火区应急治理预案：
①根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
②选择井下合适的地点向火区施工钻孔，向火区压注胶体；
③若直接灭火有困难，则需根据实际情况，实施密集钻孔压注胶体，在火区与矿井生产区域之间建立胶体隔离带，阻止火区蔓延；
6)工作面停采期间火灾应急治理预案：
①构筑闭墙，按照防火墙的要求进行施工和加固，加固时，选择建立两道墙，并在之间充注胶体；
②根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
③选择合适地点向火区内施工钻孔，压注胶体；
④如果选择合适地点比较困难，或者钻孔施工不能到位，需施工消火道，向火区施工密集钻孔压注胶体进行大流量灌注；
⑤通过与火区相关的闭墙，向火区注惰气进行惰化，或者直接灌注液态CO2进行惰化吸热降温。
大倾角特厚煤层火灾治理方法
技术领域：
[0002] 我国煤炭资源十分丰富，煤炭产量和消费量均居世界前列，约占国内一次能源生产和消费总量的85％以上。厚度在3.5m以上的煤层属于厚煤层，我国厚煤层的可采储量约占煤炭总可采储量的44.8％，厚煤层的原煤产量占煤炭总产量的45.6％。
[0003] 但是，厚煤层开采的一个重要制约因素是自然发火问题。大部分厚煤层有自然发火倾向性，当条件适宜时，煤炭就会发生自燃，其危害极大。我国煤炭自燃火灾十分严重。据统计，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70％，一些自然发火严重的矿区，如兖州、抚顺、鹤岗、窑街、义马、淮南、六枝等煤矿，其自然发火占矿井火灾次数的90％以上。矿井自燃火灾会引发矿井瓦斯爆炸，在灭火时还可能出现水煤汽爆炸，火灾产生的有毒有害气体在井下一维空间流动，给矿工生命安全造成极大威胁，煤矿每年由于自燃造成的直接和间接经济损失近百亿元。
[0004] 厚煤层的开采有两种开采方式：(1)综放开采；(2)分层开采。分层开采是较早采用的一种采煤方法，随着矿井高产高效技术的推广，综放开采逐步成为了现行主流的厚煤层采煤方法。发明内容：
[0005] 鉴于大倾角分层开采工作面的特殊条件，开采通防安全面临着严峻的形势，分层开采很容易造成上下分层间的漏风沟通，采空区漏风规律的复杂，切眼、三角煤、停采线、采空区等地点极易着火，给矿井的安全生产带来很大的危险。为了解决上述几个问题，需要对该面煤层自燃的防治进行研究，为此，本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种大倾角特厚煤层火灾治理方法。
[0006] 为了消除工作面煤层开采受上部含水层的影响，同时提高开采上限，必须实行分层开采。将原一次采全高的煤层分为两次回采。由于工作面采用分层开采、倾角大，俯斜开采，给工作面的煤层自燃防治带来了以下难点：
[0007] 1)工作面倾角较大，俯斜开采，灌浆难以在采空区内积存，起不到良好的防灭火作用，而在下分层开采时易出现溃浆；
[0008] 2)由于工作面顶板为砂岩，并有直接充水含水层，上分层开采工作面顶板管理困难，致使后部采空区留有0.5m左右厚的浮煤，极易出现自燃的可能；
[0009] 3)工作面沿空侧煤柱小，所留小煤柱及顶煤受矿压影响较破碎，使得巷道破碎煤体及沿空侧采空区易自然发火；
[0010] 4)下分层开采要从上分层停采线下面经过，停采线防火处理难度较大，往往一处地点造成多次自燃。因此，上分层的停采线预防处理相当重要；
[0011] 5)下分层在掘进和回采期间，上分层或相邻采空区内部发火机率较高，主要原因是下分层采用综放技术，而上下分层间距为2.5m左右，受下分层开采的影响，上下分层采空区贯通，造成漏风供氧继续氧化上分层浮煤所致，浮煤自然发火期缩短，自燃危险性增强；
[0012] 6)由于矿井接续紧张，必须安设两个掘进队伍同时进行巷道施工，形成两巷对掘的局面，对上分层采空区漏风造成很大影响。
[0013] 鉴于大倾角分层开采工作面的特殊条件，开采通防安全面临着严峻的形势，分层开采很容易造成上下分层间的漏风沟通，采空区漏风规律的复杂，切眼、三角煤、停采线、采空区等地点极易着火，给矿井的安全生产带来很大的危险。为了解决上述几个问题，需要对该面煤层自燃的防治进行研究。为此，提出了大倾角特厚工作面分层开采防灭火技术的研究。
[0014] 根据采动裂隙带分布形态及其动态演化理论，某煤矿所采工作面系大倾角倾斜分层综采工作面，该工作面系急倾斜、特厚、易燃煤层综放面，是最易发火的长焰煤煤层，根据煤层自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定结果，所采煤层属易自燃煤层，自燃等级为一类，煤的燃点298℃，自燃发火期3-6个月，最短发火期37天。煤尘爆炸指数37.24％。
[0015] 大倾角特厚易燃煤层分层开采时，第一分层开采后，在以下分层的准采区顶部形成一个采空区，在这个区域内，由于煤层的原始结构被破坏，并形成一定的空间，煤层中的大量瓦斯被解吸积聚和储存在该区域，同时随着开采活动和空气的参与，由于氧能使煤炭与之发生氧化作用产生热量，该区的通风状态又使产生热量且不易散出，因而逐渐积聚形成高温；同时随着准采区的下一次揭露，再次通风供氧，进一步加速了煤炭的氧化反应，为自然发火奠定了良好的物质基础。由于下分层工作面放顶煤回收率低、丢煤多，造成采空区内留有大量遗煤，而且煤体呈破碎状态，增大了与氧接触的面积，使遗煤更易氧化，加速了遗煤的氧化生热进程，从而增加了自然发火的可能性。准采区的下一次揭露，再次通风供氧形成的漏风通道的存在为遗煤自然发火提供了良好的供氧条件。分层开采不仅导致上下分层工作面之间存在漏风通道而直接漏风，而且相邻工作面之间的隔离煤柱由于集中压力大，其完整性遭到严重破坏，使煤柱压裂压碎，导致相邻工作面采空区之间相互连通，从而形成了良好的漏风裂隙，为采空区创造了良好的漏风通道，为遗煤自然发火提供了良好的连续充足供氧条件，进一步增大了遗煤自然发火的可能性。厚及特厚煤层准采区自然灾害主要为瓦斯等有毒有害气体积聚和自然火灾，由于有毒有害气体积聚和自然火灾隐蔽性强，在准采区被揭露时突发性高、发展速度快，危害性大，尤其容易造成有毒有害气体的大量集中涌出和火灾烟流的高强度、大范围蔓延，因此其危害性极大。
[0016] 采用倾斜分层下行垮落采煤法开采厚煤层时，煤炭自燃大多发生在开采下分层的时期内，且大多数情况下是上部分层采空区特别是停采线的遗煤发生自燃，而很少在正开采的分层内自然发火。
[0017] 上部分层采空区易于发火的原因是：①上部分层开采时，不可避免地要遗留一定数量的浮煤。特别是在停采线附近，往往有大量的遗煤、遗物；同时，停采线煤壁易于被压裂而片帮，更增加了浮煤的遗留量。②下部分层开采时，易于通过上部分层采空区漏风。特别是上部分层停采线附近往往漏风量较大。③从上部分层采过到下部分层开采，要间隔比较长的时间(一年左右以至二三年)。所以，在下部分层开采过程中，上部分层采空区便具备了煤炭自燃的全部条件；特别是上部分层停采线附近最有利于发生煤自燃。而对于正在开采的下分层，由于揭露煤体的时间比较短，只要工作面正常向前推进，一般可在自然发火期内将采空区浮煤甩入窒息带，所以一般不会发生煤自燃。
[0018] 为解决上述问题，本发明提供一种大倾角特厚煤层火灾治理方法，包括工作面上分层煤层自燃的治理方法及工作面下分层煤层自燃的治理方法。
[0019] 所述工作面上分层煤层自燃的治理方法包括如下步骤：
[0020] 1)工作面上分层煤层自燃发火监测及早期预报：
[0021] 采用人工检测、束管监测、安全监测和人工采样分析的方法对工作面煤层发火情况进行监测；
[0022] 2)工作面上分层煤层回采期间的防灭火：
[0023] ①工作面上分层煤层回采前，沿轨顺、运顺各铺设一路注浆管路至切眼端头，注浆管前端接花管，用于向采空区压注复合胶体，进行充填封堵，减少采空区漏风；
[0024] ②在工作面两端头每隔30m施工1道长2m的隔离墙，利用注浆管路，适时隔段对采空区进行压注复合胶体，注隔离段时首先在进、回风隅角砌筑挡风墙；
[0025] ③待工作面推过袋装炉渣墙，工作面上端头跨落带与墙体结合充分后，通过墙顶部压入的注胶管，压注一定量的胶体；
[0027] ⑤做好自燃发火预测预报工作，采煤队要保持连续推进，月推进速度不得小于80m；
[0028] ⑥一旦出现CO浓度超限，必须立即创造注胶条件，对该区域进行注凝胶处理；
[0029] 3)工作面上分层煤层末采期间的防灭火：
[0030] ①在运顺距停采线30m处各引出一路注浆管路至停采线外，并与停采线外注浆管合茬，注浆管沿巷道底板敷设，注浆管出口接花管；
[0031] ②在运顺距停采线30m处引出一路束管至停采线外，监测采空区气体情况；
[0032] 4)工作面上分层煤层停采、回撤支架时的防灭火：
[0033] ①停采后，立即减少工作面配风量，风量控制在400～500m3/min，减少采空区出现自燃可能性；
[0034] ②停采后，每天对停采面风量进行测定；
[0035] ③推进时，距停采线30m、5m处，轨顺、运顺各砌筑两道袋装炉渣墙，铺设两路注浆管，第一路注浆管铺设至第二道墙以里，第二路注浆管铺设至第一道墙以里，然后在墙外0.5m处打板闭，在板闭上部距顶板200mm处安装两根钢管，板闭与碎煤袋子墙之间充填罗克休泡沫，以减少向采空区漏风；
[0036] ④利用轨顺预埋的束管和回风隅角的束管实时监测采空区气体，每4小时监测一个循环，建立O2、CO2、CO、C2H6、C2H4气体曲线图，并通过气体分析判断采空区内是否出现自燃现象；
[0037] ⑤采取均压措施，减少停采线漏风，防止停采线浮煤自燃；
[0038] ⑥在撤架过程中，加强停采线气体、温度监测和自燃危险性预测；
[0039] ⑦利用轨顺、运顺两端头隔离墙预留的钢管向两隔离墙间压注胶体，轨顺、运顺压注固化充填材料，将两端头全部充填封堵，形成隔离带，减少采空区漏风量；
[0040] ⑧工作面在封闭时，靠近工作面的第一道密闭应施工高强度充填密闭，注固化材料并且在巷道周边打上锚杆；
[0041] ⑨工作面封闭后通过预埋管路或者施工钻孔，向停采线处压注复合胶体；
[0042] 所述工作面下分层煤层自燃的治理方法包括如下步骤：
[0043] 1)工作面掘进期间的防灭火：
[0044] ①避免两顺槽同时掘进，防治两顺槽和上分层采空区沟通的地点形成负压通风；
[0045] ②巷道掘进期间，应对顶煤破碎处进行喷浆，并且向里压注高吸水防火材料；
[0046] ③沿空侧采空区应继续对可能存在自燃隐患的地方施工防灭火钻孔，并向里沿空侧采空区补注复合胶体，尽可能的减少漏风；
[0047] ④对顶煤破碎处应留设观测孔，监测上分层采空区气体的情况，及时发现自燃隐患；
[0048] ⑤工作面上下平巷顶煤、构造带附近及其它可能发火地点定期用红外成像仪进行测定；
[0049] 2)工作面开切眼及回采期间的防灭火：
[0050] ①在工作面切眼贯通后，应向上分层采空区施工钻孔，探测上分切眼处采空区煤层自燃的治理情况，并且对上分层切眼进行注凝胶补注；
[0051] ②过上分层停采线前，根据上分层停采线气体变化情况进行注阻化泡沫进行阻化惰化延长煤层自燃发火期，预防采空区浮煤自燃；
[0052] ③工作面后部采空区的防火主要是以采空区两道建立沙袋墙，注复合胶体堵漏为主；
[0053] ④采空区的漏风难以控制时，对于远距离采空区实施阻化泡沫惰化、阻化，近距离采空区防火采用复合胶体堵漏降温为主；
[0054] ⑤对于采空区主要闭墙，应测定其压差，及时掌握并调整风压分布。
[0055] 为了进一步避免发生危险，所述工作面上分层煤层自燃的治理方法及工作面下分层煤层自燃的治理方法还包括自燃防治应急技术：
[0056] 1)工作面CO气体超限应急预案：
[0057] ①采取措施加快工作面推进速度；
[0058] ②采用沙袋充填进风侧采空区巷道，减少向采空区的漏风；
[0059] ③对采空区两道进行封堵和注胶；
[0060] ④控制工作面风量，减小向采空区漏风；
[0061] ⑤采取系统均压措施，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出；
[0062] 2)采空区自燃火灾应急预案：
[0064] ②减少工作面供风量；
[0065] ③加快工作面推进速度并提高回采率，使采空区高温点尽快进入窒息带；
[0066] ④安装抽出式通风机；
[0067] ⑤当工作面采空区火灾无法控制的时候，通过快速密闭上下巷道，对上下端头进行快速封闭，利用预埋管路对采空区进行封闭式压注氮气。
[0068] 3)旧巷自燃形成的火灾应急方案：
[0069] ①应用均压系统，调节工作面压力，减少有害气体向工作面的涌入；
[0070] ②在顺槽中向采空区旧巷或火区处布置注胶钻孔，压注MCJ12胶体防灭火剂，根据气体观测资料，分析确定火区范围，初步估计注胶量；
[0071] ③若自燃区域在相邻采空区，则注胶的主要目的是在联络密闭附近建立胶体隔带；若自燃区域已扩展到本面顺槽，则注胶范围应为联络巷以下的高温区域；
[0072] ④在顺槽向需注胶范围内布置注胶钻孔，终孔位于联络巷顶部，终孔间距为2m，采用灭火钻机，打钻下套管一次完成；
[0073] ⑤在注胶灭火过程中，采用束管监测系统监测上隅角和回风顺槽中气体的变化情况，掌握自燃火势发展和注胶灭火效果；
[0074] ⑥注胶灭火后，应采取措施加快工作面推进速度。
[0075] 4)阻止有害气体涌入生产区域的应急技术措施：
[0076] ①通过调节通风系统，对有害气体涌出的地点进行升压，减少或杜绝有害气体向生产区域的涌入；
[0077] ②针对现场实际情况，选用喷浆或压注MCJ12胶体防灭火剂材料，对有害气体涌出地点进行堵漏；
[0078] ③矿井内与火区相关的闭墙应按防火墙的要求进行施工或加固；
[0079] ④通过与火区相关的闭墙或施工相应的钻孔，向火区注惰气进行惰化；
[0080] 5)近距离火区应急治理预案：
[0081] ①根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
[0082] ②选择井下合适的地点向火区施工钻孔，向火区压注胶体；
[0083] ③若直接灭火有困难，则需根据实际情况，实施密集钻孔压注胶体，在火区与矿井生产区域之间建立胶体隔离带，阻止火区蔓延。
[0084] 6)工作面停采期间火灾应急治理预案：
[0085] ①构筑闭墙，按照防火墙的要求进行施工和加固，加固时，选择建立两道墙，并在之间充注胶体；
[0086] ②根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
[0087] ③选择合适地点向火区内施工钻孔，压注胶体；
[0088] ④如果选择合适地点比较困难，或者钻孔施工不能到位，需施工消火道，向火区施工密集钻孔压注胶体进行大流量灌注；
[0089] ⑤通过与火区相关的闭墙，向火区注惰气进行惰化，或者直接灌注液态CO2进行惰化吸热降温。
[0090] 采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：该大倾角特厚煤层火灾治理方法将工作面煤层分为上分层煤层和下分层煤层进行分别治理，全方位地控制并预防煤层自然现象，大大降低了煤层自然发火的概率，从而避免产生较大损失，具有推广使用价值。附图说明：
[0091] 图1为矿井上区段停采线漏风状况示意图；
[0092] 图2为矿井已封闭停采线状况示意图；
[0093] 图3为矿井联络巷漏风状况示意图。具体实施方式：
[0094] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0095] 据统计，煤炭自燃火灾的易发地点是“两道两线”：工作面进、回风巷道和开切眼、停采线。
[0096] 一、停采线煤自燃：
[0097] 在开采下部分层时，上部分层的停采线遗煤容易自然发火。同时，在工作面开采过程中，还可能引起本分层或上部分层的相邻采空区停采线浮煤自燃；本工作面采过、封闭以后，停采线仍然是自燃火灾的易发地点。
[0098] (1)相邻采空区煤自燃
[0099] 当采用无煤柱开采时，工作面回风巷是沿上区段采空区掘进的(或维护上区段运输巷作为下区段回风巷)，因此上区段采空区停采线的一端呈敞口状态，很难封闭，如图1所示。这种情况下，无论是回风巷的沿空掘进期间，还是工作面回风期间，上区段停采线都会发生较大漏风，所以易于引起自燃。同样，在近水平煤层区段上行式开采时，上区段工作面回采期间也会引起下区段采空区停采线煤炭自燃。
[0100] (2)已封闭停采线的煤自燃
[0101] 停采线是压差最大的漏风通道，尽管其两端都由密闭墙严密封闭，仍然避免不了漏风，所以已封闭停采线煤炭易于自燃，特别是在厚煤层分层开采时，表现得更为突出。如图2所示，各分层的停采线很难在一条垂直线上，往往形成参差不齐、内外交错的不规则形状，这就造成了较大的漏风空隙；同时，参差不齐的停采线煤壁易于垮塌或被压裂片帮，又给煤炭自燃提供了更多的条件。
[0102] 二、工作面进、回风巷道煤自燃：
[0103] 工作面进、回风巷道的煤炭自燃可分为两种情况：护巷煤柱自燃或分层巷道假顶内自燃。
[0104] (1)护巷煤柱自燃
[0105] 留煤柱保护区段巷道时，或无煤柱护巷采用留窄小煤柱的沿空掘巷方式时，在采动压力的作用下，煤柱容易被压裂、破碎、坍塌，再加上工作面端头回柱后冒落不彻底，留下漏风通道，所以易于发生煤炭自燃。
[0106] 厚煤层分层开采时，这一问题更加明显，过去往往将各分层巷道倾斜布置(内错式或外错式布置)，煤柱易被压裂破碎，在区段平巷处堆积大量碎煤。区段巷道内错式布置时，留下台阶状煤柱，在台阶状的隅角处易于积存浮煤而发生煤自燃；相反，外错式布置更易留下自燃隐患。分层的区段回风平巷外错式布置，其顶部为第一分层的煤柱，随工作面推进，二分层回风平巷顶部的煤炭陷落于采空区内，在采空区内形成一个与外错距离L大体相等的碎煤条带。这样，在准备和回采二分层时，二分层回风平巷的顶部充满了碎煤，极易发生煤炭自燃。为克服倾斜式布置的这一缺点并出于维护分层巷道的考虑，近年来多将分层巷道的布置方式改为垂直重叠式布置。
[0107] 厚煤层开采时，往往在煤层底板中设岩石集中平巷，通过联络巷与各分层的区段平巷连结。工作面推过后，落入采空区的联络巷易向采空区漏风，漏入的风流大部分通过垮落的区段平巷流向工作面，如图3所示，易于造成区段平巷处煤炭自燃，特别是它与联络巷连结的部位，更易于煤炭自燃。
[0108] (2)分层巷道假顶内煤炭自燃
[0109] 分层巷道采用内错式或重叠式布置时，除第一分层外，各分层巷道都是在假顶下掘进。所以，在第二分层及其以下的分层巷道掘进和工作面回采期间，都会向上一分层采空区漏风，使上分层采空区中(特别是上分层垮落的进、回风巷道处)的浮煤自燃。
[0110] 另一种情况是分层同采时，下分层的超前分层平巷呈盲巷状态。由于上分层工作面的上出口是采场风压的最低点，所以下分层的两条超前平巷都会向上分层采空区漏风，所以容易引起上分层采空区中特别是与下分层盲巷头对应的两道处浮煤自燃。
[0111] 三、开切眼煤自燃：
[0112] 开切眼积存浮煤的情况与停采线大致相同，因此，如果相邻的工作面进、回风巷向采空区的开切眼漏风，则该处易发生煤炭自燃。另外，有的矿为缩短工作面准备时间，有时从邻近的巷道来掘进新工作面的切眼和部分区段平巷。新工作面投产后，虽然将通往邻近巷道的通道封闭，但仍然很难避免向采空区漏风。漏风风流从开切眼流过，易于使该处的浮煤自燃。
[0113] 另外，在受地质构造破坏的地方，如断层、褶曲和岩浆岩侵入区等处易于发生煤炭自燃，其原因主要是由于这些地方容易丢失大量的浮煤并发生漏风。基于同样的原因，在煤层厚度急剧变化的地方易于发生煤炭自燃，非正规采煤方法的开采区域也容易发生煤炭自燃。
[0114] 对于某些局部地区，如煤层巷道和采煤工作面的高冒顶孔洞中，以及煤柱受压破碎地段和长期停工的独头煤巷内，由于易于造成浮煤堆积且有适于自燃的连续供氧条件，所以也是煤炭自燃的多发部位。
[0115] 根据工作面开采的实际情况，对不同地点，建立以采空区堵漏、惰化、阻化相结合采空区自燃火灾预防技术体系。主要技术思路为：上分层回采期间以堵漏、注氮为主，为下分层开采的自燃预防做准备，下分层掘进期间以堵漏降温为主，回采期间以堵漏阻化和惰化为主。
[0116] 根据实际情况分析认为，工作面以下地点可能出现自燃隐患：
[0117] 1)上分层工作面回采期间，沿空侧采空区煤层自燃的防治是重点。
[0118] 工作面沿空侧小煤柱受矿压影响易压裂破碎，出现裂隙，存在漏风供氧，松散煤体氧化升温时间长，煤体温度较高，容易形成煤层自燃隐患。
[0119] 2)下分层工作面掘进和回采期间，两道两线是自燃防治的难点。
[0120] 分层开采过程中常出现自燃的地点主要是“两道两线”，即工作面的上下顺槽、停采线即开切眼。这些地点煤体氧化时间长，下分层开采期间，切眼和停采线处将会成为主要的漏风通道之一，一旦出现丢煤量较多，就容易自燃。
[0121] 3)下分层工作面掘进和回采期间，采空区漏风严重地点。
[0122] 在下分层掘进和回采期间，巷道的漏风分别会向沿空侧采空区、上部采空区漏风，特别是工作面推过上分层的停采线和联络巷时，工作面采空区与上分层采空区及其相邻采空区连成一片形成大范围的采空区，停采线也都相互连通，采空区漏风规律复杂，采空区遗煤自燃性增强。
[0123] 工作面上分层开采煤层自燃的治理方法：
[0124] 1)工作面自然发火监测及早期预报
[0125] 采用人工检测、束管监测、安全监测和人工采样分析的方法对工作面煤层发火情况进行监测，各种检测应遵循“三定”原则，即定点、定时，定人，以便于分析的准确。
[0126] 检测地点：轨顺端头(支架后部)；回风隅角(支架后部)。
[0127] 2)工作面回采期间防灭火
[0128] ①工作面回采前，沿轨顺、运顺各铺设一路φ89mm注浆管路至切眼端头，注浆管前端接0.5m长的花管，用于向采空区压注复合胶体，进行充填封堵，减少采空区漏风。预埋注浆管要安装标识说明牌。工作面第一段回采时注浆管不回收，以便回采期间对切眼进行注浆。
[0129] ②在工作面两端头每隔30m施工1道长2m的隔离墙。利用注浆管路，适时隔段对采空区进行压注复合胶体，注隔离段时首先在进、回风隅角砌筑挡风墙(袋装炉渣)。
[0130] ③待工作面推过袋装炉渣墙，工作面上端头跨落带与墙体结合充分后，通过墙顶部压入的注胶管，压注一定量的胶体。注浆时要严格控制注浆量，每道压注200m3，安排专人在轨顺、运顺进行观察，防止积水流向工作面。
[0131] ④开切眼处的防灭火处理，需要在上平巷处预埋注氮管道，氮气释放口应高于底板，以90度弯管拐向采空区，与工作面保持平行，用大块矸石或木垛等加以保护，注氮时间为从工作面初次放顶开始注氮。
[0132] ⑤做好自然发火预测预报工作。
[0133] ⑥采煤队要保持连续推进，月推进速度不得小于80m。
[0134] ⑦一旦出现CO浓度超限(大于24ppm或煤体温度比正常情况下增加3℃),必须立即创造注胶条件(准备好胶体材料、设备、管路和注胶钻孔等)，对该区域进行注凝胶处理。
[0135] 3)工作面末采期间防灭火技术
[0136] ①在运顺距停采线30m处各引出一路注浆管路(Φ89mm)至停采线外，并与停采线外注浆管合茬，注浆管沿巷道底板敷设，注浆管出口为1.0m长的花管。用于向采空区压注胶体，充填封堵两顺槽，减少采空区漏风。
[0137] ②注浆管路需安装标识说明牌，以便区分各类管路。
[0138] ③在运顺距停采线30m处引出一路束管至停采线外，监测采空区气体情况。
[0139] 4)工作面停采、回撤支架时的防灭火技术
[0140] ①停采后，立即减少工作面配风量，风量控制在400～500m3/min，减少采空区出现自燃可能性。
[0141] ②停采后，每天对停采面风量进行测定，保证风量稳定。
[0142] ③推进时，距停采线30m、5m处，轨顺、运顺各砌筑2道袋装炉渣墙，铺设两路注浆管，第一路注浆管铺设至第二道墙以里，第二路注浆管铺设至第一道墙以里，然后在墙外0.5m处打板闭，在板闭上部距顶板200mm处安装两根长2.0m的φ40mm钢管，板闭与碎煤袋子墙之间充填罗克休泡沫，以减少向采空区漏风。
[0143] ④利用轨顺预埋的束管和回风隅角的束管实时监测采空区气体，每4小时监测一个循环，建立O2、CO2、CO、C2H6、C2H4等气体曲线图，并通过气体分析判断采空区内是否出现自燃现象，以便指导防火工作。
[0144] ⑤采取均压措施，减少停采线漏风，防止停采线浮煤自燃。
[0145] ⑥在撤架过程中，加强停采线气体、温度监测和自燃危险性预测。
[0146] ⑦利用轨顺、运顺两端头隔离墙预留的φ89mm钢管向两隔离墙间压注胶体，轨顺、运顺压注固化充填材料(如瑞米充填材料或者赛福特固化充填材料)，将两端头全部充填封堵，形成隔离带，减少采空区漏风量。
[0147] ⑧工作面在封闭时，靠近工作面的第一道密闭应施工高强度充填密闭，注固化材料并且在巷道周边打上锚杆。
[0148] ⑨工作面封闭后通过预埋管路或者施工钻孔，向停采线处压注复合胶体约1200m3。
[0149] 工作面下分层开采煤层自燃的治理方法：
[0150] 一分层采空区自燃的预防：开采期间由于各种原因存在遗煤的情况下，应在分析一分层遗煤的基础上，利用复合胶体防灭火技术对采空区遗煤进行处理，利用阻化泡沫技术对煤体进行阻化和惰化，抑制煤体自燃。
[0151] 1)工作面掘进期间的防灭火
[0152] ①避免两顺槽同时掘进，防治两顺槽和上分层采空区沟通的地点形成负压通风。
[0153] ②巷道掘进期间，应对顶煤破碎处进行喷浆，并且向里压注高吸水材料如：凝胶，MEA，MCJ12等胶体防灭火材料。
[0154] ③对沿空侧采空区应继续对可能存在自燃隐患的地方施工防灭火钻孔，并向里沿空侧采空区补注复合胶体，尽可能的减少漏风。
[0155] ④对顶煤破碎处应留设观测孔，监测上分层采空区气体的情况，及时发现自燃隐患。
[0156] ⑤工作面上下平巷顶煤、构造带附近及其它可能发火地点定期用红外成像仪进行测定。
[0157] 2)工作面开切眼及回采期间的防灭火
[0158] ①在工作面切眼贯通后，应向上分层采空区施工钻孔，探测上分切眼处采空区煤层自燃的治理情况，并且对上分层切眼进行注凝胶补注。
[0159] ②过上分层停采线前，根据上分层停采线气体变化情况进行注阻化泡沫进行阻化惰化延长煤层自然发火期，预防采空区浮煤自燃。
[0160] ③工作面后部采空区的防火主要是以采空区两道建立沙袋墙，注复合胶体堵漏为主。
[0161] ④采空区的漏风难以控制时，对于远距离采空区实施阻化泡沫惰化、阻化，近距离采空区防火采用复合胶体堵漏降温为主。
[0162] ⑤为减少采空区的漏风，尽可能的降低工作面两端的压差。对于采空区主要闭墙，应测定其压差，及时掌握并调整风压分布。
[0163] 工作面煤层自燃防治应急方法：
[0164] 如果工作面推进速度减慢时，应注意监测，出现气体超高时，应及时处理，制止自燃隐患的进一步扩大。
[0165] 1)技术条件
[0167] ②建立井下移动式胶体压注系统，分别在上平巷入口处放置一台注浆机，可根据实际需要即时运往使用地点。
[0168] ③建立阻化泡沫防灭火系统，对后部深部采空区着火可以利用通过泡沫将阻化剂带入压注地点。
[0169] 2)工作面CO气体超限应急预案
[0170] ①采取措施加快工作面推进速度；
[0171] ②采用沙袋(碎煤袋)充填进风侧采空区巷道，减少向采空区的漏风；
[0172] ③对采空区两道进行封堵和注胶；
[0173] ④控制工作面风量，减小向采空区漏风；
[0174] ⑤采取系统均压措施，升高工作面压力，减少采空区有害气体的涌出。
[0175] 3)巷道自燃火灾应急预案
[0176] 工作面超前压力或矿压作用，旧巷中的密闭压裂，且顺槽顶煤压酥或冒落，一旦发现巷道自燃火灾，必须按照《煤矿安全规程》的有关规定，立即采取措施控制火势的发展，并上报矿调度室，成立灭火救灾指挥部，组织制定灭火方案，指挥井下灭火救灾工作。
[0177] 4)采空区自燃火灾应急预案
[0178] 由于诸多原因，综放面推进速度较慢时，可能出现采空区自燃火灾。一旦出现该类自燃火灾，必须按照《煤矿安全规程》有关规定组织灭火救灾工作。
[0179] ①气体变化异常时，现场人员或其他人员及时将现场情况汇报值班领导或矿调度室。
[0180] ②在工作面架间铺设Φ75mm高分子聚乙烯管，每20m开设一个“三通”，与注浆管路连接，压注胶体浆液，利用闸阀控制浆液流量，保证浆液在采空区内均匀分布。
[0181] ③必要时减少工作面供风量，此项工作由应制定措施，由总工程师决定实施。
[0182] ④加快工作面推进速度并提高回采率，使采空区高温点尽快进入窒息带。
[0183] ⑤如气体变化异常，确需安装抽出式通风机，需制定专项措施。
[0184] ⑥若自燃区域离工作面距离小于20m，则采用注水注胶直接灭火方案，立即用水扑灭工作面明火，控制火势发展，降低工作面供风量，并做好注胶前的准备工作。
[0185] 当工作面采空区火灾无法控制的时候，通过快速密闭上下巷道，对上下端头进行快速封闭，利用预埋管路对采空区进行封闭式压注氮气。
[0186] ⑦利用快速防灭火设备，利用快速打钻工艺(打钻下套管一次完成)，配合井下移动式注胶设备，并对高温区域进行及时、高效、快速的处理。
[0187] 5)旧巷自燃形成的火灾应急方案
[0188] 由于工作面超前压力或矿压作用，旧巷中的密闭压裂，且顺槽顶煤压酥或冒落，受相邻采空区自燃火灾影响，形成本工作面自燃火灾。
[0189] 根据顺槽在掘进期间巷道顶煤及旧巷中设置测点所测的气体、温度情况，分析确定火区在巷道顶煤还是在相邻采空区。
[0190] 若为巷道顶煤自燃火灾，则其处理方法与巷道自燃火灾应急方案类似；若为相邻采空区自燃火灾或联络巷煤柱火灾，则采取以下技术方案。
[0191] ①应用均压系统，调节工作面压力，减少有害气体向工作面的涌入。
[0192] ②在顺槽中向采空区旧巷或火区处布置注胶钻孔，压注MCJ12胶体防灭火剂，根据气体观测资料，分析确定火区范围，初步估计注胶量。
[0193] ③若自燃区域在相邻采空区，则注胶的主要目的是在联络密闭附近建立胶体隔带；若自燃区域已扩展到本面顺槽，则注胶范围应为联络巷以下的高温区域。
[0194] ④在顺槽向需注胶范围内布置注胶钻孔，终孔位于联络巷顶部，终孔间距为2m。采用改进的岩石电钻(灭火钻机)，打钻下套管一次完成。
[0195] ⑤在注胶灭火过程中，采用束管监测系统(或设专人人工检测)监测上隅角和回风顺槽中气体的变化情况，掌握自燃火势发展和注胶灭火效果。
[0196] ⑥注胶灭火后，应采取措施加快工作面推进速度。
[0197] 6)阻止有害气体涌入生产区域的应急技术措施
[0198] 当火区距矿井生产区域较远时，产生的有害气体通过采空区和巷道裂隙或闭墙涌入生产区域，针对这种情况，主要采取以均压、封堵为主的技术措施：
[0199] ①通过调节通风系统，对有害气体涌出的地点进行升压，减少或杜绝有害气体向生产区域的涌入；
[0200] ②针对现场实际情况，选用喷浆或压注MCJ12胶体防灭火剂材料等方法，对有害气体涌出地点进行堵漏；
[0201] ③矿井内与火区相关的闭墙应按防火墙的要求进行施工或加固；
[0202] ④通过与火区相关的闭墙或施工相应的钻孔，向火区注惰气进行惰化；
[0203] ⑤加强火区管理和气体监测。
[0204] 7)近距离火区应急治理预案
[0205] 当火区距生产区域较近时，除需采取阻止有害气体涌入生产区域的技术措施外，还应对火区进行直接灭火或隔离，防止火区通过采空区浮煤、煤柱或封闭巷道延展至矿井内。采取的技术措施如下：
[0206] ①根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
[0207] ②选择井下合适的地点向火区施工钻孔，向火区压注胶体；
[0208] ③若直接灭火有困难，则需根据实际情况，实施密集钻孔压注胶体，在火区与矿井生产区域之间建立胶体隔离带，阻止火区蔓延。
[0209] ④加强火区管理和气体监测，根据实际情况随时调整防灭火方案。
[0210] 8)工作面停采期间火灾应急治理预案
[0211] 当工作面在停采期间由于撤架时间比较长，除要阻止向采空区及沿空侧相邻采空区漏风外，主要防止停采线、两道及采空区浮煤自燃而延展至矿井内。
[0212] 采取的技术措施如下：
[0213] ①构筑闭墙，按照防火墙的要求进行施工和加固，加固时，选择建立两道墙，并在之间充注胶体，还可起到封闭堵漏风的作用；
[0214] ②根据各种监测数据，分析判定火区的位置及范围大小；
[0215] ③选择合适地点向火区内施工钻孔，压注胶体；
[0216] ④如果选择合适地点比较困难，或者钻孔施工不能到位，需施工消火道，向火区施工密集钻孔压注胶体进行大流量灌注；
[0217] ⑤通过与火区相关的闭墙，向火区注惰气进行惰化，或者直接灌注液态CO2进行惰化吸热降温；
[0218] ⑥加强火区管理和气体监测，根据实际情况随时调整防灭火方案，并进行防灭火效果分析。
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