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采煤工作面防治煤层自然发火技术实践

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：单志军1 赵海良2

[导读] 摘要：本文全面分析了鹿洼煤矿4302(2)工作面煤层自燃条件，决定采取喷洒和压注阻化剂方法来防治煤层自然发火，经过现场勘察制定了合理的技术方案，经过现场测定，取得了较好的效果，为矿井后续自燃煤层工作面防灭火提供了可靠技术经验。

        1、山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿山东济宁 272000
        2、山东鲁泰控股集团有限公司鹿洼煤矿山东济宁 272000
        摘要：本文全面分析了鹿洼煤矿4302(2)工作面煤层自燃条件，决定采取喷洒和压注阻化剂方法来防治煤层自然发火，经过现场勘察制定了合理的技术方案，经过现场测定，取得了较好的效果，为矿井后续自燃煤层工作面防灭火提供了可靠技术经验。
        关键词：防灭火；煤层自燃；阻化剂
        1工作面概况
        4302（2）工作面为4302工作面底分层工作面，采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤方法。工作面开采山西组中下部的3煤层。3煤厚8.1-8.7m，现剩余平均厚度5.3m，采煤高度3.0 m，放煤高度2.3 m。煤层为自燃煤层，自然发火期3-6个月。为抑制工作面和采空区残煤自燃，决定在4302（2）综放工作面采取喷洒、压注阻化剂防煤层自燃技术措施。
        喷洒后的阻化剂（MgCl2）颗粒随漏风飘移到采空区，以及直接压注到采空区的阻化剂，附着在残煤上，因（MgCl2）吸水性强，故在残煤表面形成一层水膜，减少残煤与空气接触面积，抑制氧化，同时对残煤起润湿、降温等作用，减缓其自热，从而达到防火目的。
        2防火系统及工艺
        采用BQG-350/0.2气动隔膜泵配合风动钻机搅拌桶，利用搅拌桶内风动钻机搅拌溶液，然后利用气动隔膜泵抽出喷洒，管路采用内径ф57mm阻燃、抗静电胶管。四孔雾化喷头，孔径1.3mm。压注管，直径ф10mm，长度2.0m。
        根据4302(2)面布置情况，在每班生产工作结束后，将安设在设备列车处的阻化剂喷洒搅拌设备开启向采空区内喷洒、压注阻化剂。雾化喷头压力要达到1.5MPa，满足喷头雾化效果。根据经验，阻化剂浓度为15-20%时效果最好。
        阻化剂喷洒、压注量计算如下：
        V=KArLMS/R
        式中：
        V：循环喷雾量m3/d；
        K：吨煤用液量m3/L，取0.01m3/t；
        A：工作面丢煤率%，割煤：取5%，放煤：取20%；
        r：实体煤容量重t/m3，取1.35t/m3；
        L：工作面长度m，175m；
        M：工作面采高m，3.0m；放煤高度m,2.3m；
        S：循环进尺，2.52m/d；
        R：雾化率%，取80%；
        V=0.01×5%×1.35×175×3.0×2.52/80%+0.01×20%×1.35×175×2.3×2.52/80%=4.5m3/d
        实际应用时，考虑雾化喷洒、压注时的损失，适当增加喷洒、压注量，可取4.5m3/d。
        阻化剂（MgCl2）每天使用量：4.5×（15-20%）=0.68-0.9m3
        3阻化剂局部防火
        工作面防火：对工作面全部煤壁表面和底板浮煤雾化喷洒、压注一层阻化剂。
        工作面推进到断层时，在距断层0-50m之间加大喷洒、压注量，并必须做到连续喷洒、压注，一直到采空区恢复到原始压力以后（即过断层50m以外），才能恢复正常喷洒、压注。
        工作面回采结束前，要对工作面、采空区、进回风巷道及联巷进行全面喷洒、压注阻化剂，并加大阻化剂喷洒、压注量。

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        对于巷道内高温点处理，温度较高不便施工时（大于50℃）要先用5%阻化剂水溶液进行降温处理，温度下降到30℃以下时，再压注20%的阻化剂水溶液。处理时，专职瓦检员必须三班坚持观察现场情况变化。
        4雾化操作质量要求
        喷洒、压注工把阻化剂放入搅拌箱内，然后边放水边搅拌，水不能过满，待阻化剂完全溶解后，方可供喷洒、压注防火用。
        开泵前检查管路，确认完好，方可启动阻化泵。
        每班达到规定的喷洒、压注量后方可停泵，正常工作中不能擅自停泵。喷洒、压注工配制好下班所用阻化剂液。
        保证水泵吸水管不堵塞，达到畅通无阻，不安装过滤器不得开泵。
        泵内定期加润滑油，润滑油要保持清洁，泵内油位要保证在油线上。
        泵的工作压力不得大于2.5MPa，严禁泵超负荷运转。
        阻化剂要及时向采空区喷洒、压注，喷洒、压注要均匀。本班因故不能喷洒、压注的，要在下班及时补喷，必须达到喷洒、压注量要求。
        喷洒时，要注视汽雾的流动方向，何处空硐大就向何处喷洒，经常移动枪指方向，一个点喷洒时间不得超过10分钟。
        喷枪喷洒、压注范围重点在采空区及巷道两帮。
        喷洒、压注前要详细检查管路，作业时，喷洒、压注工不得进入采空区。
        5技术措施
        严格执行敲帮问顶制度，发现隐患应立即停止作业，进行处理，否则不得进行作业。
        喷洒、压注时，因顶板受压活动频繁，要特别注意安全。
        每班喷洒、压注前，要检查胶管是否漏液，严禁将阻化剂洒到机械设备上。
        装阻化剂时，矿车内阻化剂装满系数应为0.8，严禁混入杂物。
        一次下阻化剂不能过多，一般三天下一次，一次下阻化剂量不得超过一周用量。严防大量阻化剂运到井下，使阻化剂遇湿空气融化。
        安排好用阻化剂、运阻化剂计划，提前1-2天把阻化剂运到使用地点，以保证连续喷洒、压注。
        6阻化效果分析
        阻化剂防火系统形成后，对防火效果进行考察。测定的参数有回风流CO浓度，空气水分增量、回风隅角温度等。具体测定方法如下：
        (1)回风流中CO浓度测定
        回风流距回风隅角10m处每班观测3次，均在24PPM以下，说明阻化剂防火是成功的。
        (2)回风隅角温度测定
        每班观测3次，测定地点在回风流回风隅角处，因温度在正常生产情况下，工作面各个季节的温度该在某一数值上、下进行波动，说明阻化效果达到要求。
        (3)水分量的测定
        把喷雾器拿到进风或回风巷道不影响工作面工作的地点进行雾化喷洒、压注。喷洒时，观测雾化器前5m、10m、20m、30m……处的空气水分增量，发现空气中水分明显增加，则说明阻化剂效果明显。
        参考文献:
        [1]程磊.采煤工作面煤层自然发火综合防治技术的应用与实践 [J].化工管理，2015（14）：112
        [2]沈洪喜，陈玉玖.宝日希勒第一煤矿厚煤层自然发火防治 [J].能源与节能，2004（8）：40-42
        [3]王士涛.白集煤矿煤层自燃潜在因素及防治措施[J].徐煤科技，1994（1）：40-41