摘要：易自燃煤层由于其较短的自然发火期，致使其在初采、临时停采及收作等特殊时期采空区存在较大的自然发火风险。以某矿首采工作面为工程实践，通过采取控制顶煤、降风堵漏、注氮惰化及超前综合预测预报等措施，使得采空区防火指标控制在早期预警值以下，确保了工作面临时停采期间防火安全。
关键词：易自燃煤层；临时停采；降风堵漏；注氮
0 引言
煤炭自燃是矿井生产灾害之一，造成资源浪费的同时严重威胁井下作业人员的生命安全。防治煤炭自燃、杜绝火灾事故的发生是矿井一通三防工作的重要任务。对于采煤工作面而言，工作面“两道两线”为防火的重点区域。随着矿井火灾治理技术的发展，采空区注氮技术已经成为采空区遗煤自燃火灾预防的主要技术之一。注氮量是影响采空区遗煤自燃预防效果关键因素之一：注氮量过大，会置换出采空区有毒有害气体，影响工作面安全生产；过小则容易造成采空区发生煤自燃火灾。由于生产现场及政策原因，采煤工作面会出现临时停采，此时采空区遗煤在自燃危险区域停留时间长，采空区煤自燃火灾发生可能性大。笔者通过某矿首采工作面临时停采期间采取的防火措施为例，论述了控风降氧、注氮惰化、预测预报等防火措施的应用效果，总结了易自燃煤层临时停采期间的防火措施，对采空区的防火管理有一定的指导意义。
1 工作面概况
某矿位于内蒙古自治区东胜区，该矿首采工作面可采走向长度2603m，倾斜宽度200m，采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤法，全部垮落法管理顶板。主采煤层为3-1煤，煤自燃倾向性鉴定为I类容易自燃煤层，最短自然发火期32天。因春节放假影响，工作面1月20日~2月9日期间停采，共计停采21天。
2 防止煤层自然发火措施及应急预案
2.1 防治煤层自然发火措施
1）严格控制顶煤，及时清理遗煤及积尘
（1）工作面自1月1日起，严格跟顶板回采，不留顶煤。确需顶板管理需要留设顶煤时，其厚度不得大于400mm。
（2）工作面停采前综采队负责出净工作面遗煤，清理架间浮煤，护好煤帮，防止片帮漏顶，并对工作面及回风巷全面除尘一次，杜绝积尘。
2）减少采空区漏风
（1）通风队负责在综采支架架间挂设风障，敷设范围为距进、回风隅角各15架支架，要求风障到顶到底，挂设严密，综采队负责用砂袋填堵此30架架间缝隙。
（2）工作面上下隅角砌设砂袋隔墙。隔离墙位置：与上、下端头综采支架后立柱一齐。隔墙厚度2m，长度从巷帮至冒落带边缘，与冒落带接实，隔墙顶部与顶板接实。隔墙施工完毕后再贴砂袋隔墙蒙设一层风筒布，风筒布必须紧贴四周，并用黄泥将四周裂隙堵实，确保不漏风。
（3）进、回风巷提前采取退锚杆、锚索措施，促使巷道顶板充分垮落。
（4）工作面停采后，将工作面风量降至回采时风量的一半，即800～1000m3/min。
3）采空区注氮惰化
根据采空区埋设的束管检测分析数据确定采空区注氮量。当采空区氧化带内氧气浓度在15%～18%时，采取连续注氮。当采空区氧化带内氧气浓度在12%～15%时，采取一至两个班注氮。注氮流量不小于1470m3/h。注氮管路释放口选择在距离工作面50-100m之间的采空区内。
4）超前综合预测预报
（1）工作面设专职测气员三班正常检测工作面架间及回风隅角气体变化情况，每班检查不少于2次。
（2）通风队每天利用束管检测系统对工作面进、回风巷采空区所埋设的测点检测一次，并对气体变化情况进行分析。
（3）监测监控值班室密切关注工作面、回风流及回风隅角气体变化，出现气体异常变化及时汇报并采取措施处理。
（4）测气员及工作面巡查人员必须熟知自然发火征兆，发现工作面任何部位出现挂汗、升温、煤焦油味、冒烟等征兆，必须及时向矿调度所汇报。
（5）通风队巡查人员每天携带红外测温仪对工作面支架后部采空区进行测温，并对温度变化情况进行分析。
2.2 应急预案
1）防火预警指标
以工作面支架后50m范围气体指标系数R2值以及烃类气体指标为主，以工作面内观测点气体指标为辅，对工作面开展自然发火预测预报。
（1）出现下列情况之一的，即达到早期预警阶段：
①工作面回风隅角CO浓度达到150ppm。
②工作面采空区束管取样化验的气体指标出现R2＞0.2现象。（R2为CO增加量与O2减少量的比值）
③工作面支架后方煤体中：CO浓度达到150ppm。
（2）出现下列情况之一的，即达到中期预警阶段：
①工作面回风巷CO浓度大于50ppm，并呈上升趋势。
②回风顺槽空气温度达到30℃；或采空区煤体温度超过35℃。
（3）自燃阶段（出现下列情况之一，一般12小时内即出现烟雾、明火）：
①出现C2H4、C2H2气体，或出现煤焦油味。
②巷道壁上出现雾气、水珠，煤体、空气及其它介质温度超过60℃。
2）应急响应
根据煤自然发火过程，采取分级汇报处理程序，汇报处理程序如下：
（1）正常情况下，井下任何地点风流中出现CO超过24ppm时，必须立即向调度室汇报，并设点观测。
（2）防火指标达到早期预警时，组织人员查明原因，重点采取架后采空区连续注氮措施。
（3）防火指标达到中期预警时，立即组织人员进行防火处理。重点采取灌浆、注氮、注高分子防火材料措施，必要时采取工作面恢复生产，加快推进措施。
（4）发生自燃时，必须立即启动矿井火灾应急处理预案。
3 防火措施效果评价
工作面停采期间，注氮管路出口距停采位置69m，每天注氮量约2.6万m3。停采后，工作面风量降至950m3/min。通过对春节放假期间首采面采空区防火基础数据进行整理，分析工作面回风隅角、采空区内气体指标变化情况得出：工作面进、回风隅角采取施工砂袋隔墙及采空区注氮措施后，回风隅角CO浓度由67ppm降至19ppm左右，并趋于稳定，O2浓度维持在12~14%，R2值由最大1.08降至0.26左右，并趋于平稳；进风巷侧采空区内CO浓度在10ppm以下，O2浓度在10%以下，R2值在0.16以下，不存在自然发火威胁；回风巷侧采空区内CO浓度从110ppm降至30ppm，呈快速下降趋势，O2浓度在5%以下，R2值在0.6以下，已完全进入到窒息带内，不存在自然发火威胁；临时停采期间回风隅角及采空区内气体分析预警指标数值均在早期预警值以下，且采空区束管取样化验分析数据中未检测到C2H6、C2H4等指标气体，工作面处于相对安全状态，不存在自然发火危险；综上可知，工作面停采后采取的防火措施效果明显。
4 总结
（1）煤层自燃特性、采空区遗煤以及采空区漏风量是影响煤层自然发火的主要因素。工作面停采后及时调整通风系统，降低风量，并在进、回端头施工砂袋隔墙、吊挂风障，确保了工作面停采期间的防火安全。
（2）采空区注氮惰化可延缓采空区遗煤氧化，降低采空区遗煤自燃危险。根据数据分析，工作面在静止状态下煤自燃“三带”范围会略微变窄，为下一步采空区的防火管理提供理论依据。
（3）通过采取控风、堵漏，注氮惰化等措施，可以保证工作面较长时间停采期间的防火安全，但仍需制定防火应急预案，备齐相关材料，同时加强防火预测预报，杜绝采空区自然发火隐患。
参考文献
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