淮北矿业集团桃园煤矿通风区 安徽省宿州市 234000
摘要：目前，社会进步迅速，我国的煤矿工程建设的发展也有了提高。为解决采煤工作面回采过程中采空区出现自然发火隐患，通过现场取煤样实验，确定煤自燃特性参数，并且确定以CO、C2H4气体为现场煤自燃标志性气体。分析了在高抽巷未及时垮落影响下的采空区煤自燃诱因及自燃征兆凸显过程，现场采用了以堵漏、降温、高抽巷降压控氧为主要手段的协同防控技术。对高抽巷内气样进行检测结果表明，回采工作面采空区的CO浓度得到了有效控制，确保了采煤工作面的安全回采。
关键词：采煤工作面；采空区自然发火；综合防治技术
引言
煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井自燃火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。目前，煤层火灾的监测主要有煤矿自然发火束管监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段，安全监控系统可以连续监测CO（一氧化碳）、CO2（二氧化碳）、O2（氧气）等环境参数，根据这些环境参数的变化进行煤层火灾的预报；人工检测主要由人工直接在各测点进行气体检测，取样工作量大，间隔时间长，不能连续实时进行检测。而束管监测系统是一种煤炭自燃发火指标气体有效监测的专用技术，能够实时反映具有自燃危险区域的各种有害气体变化趋势，为矿井管理人员及时掌握井下各监测点的气样参数变化，有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免煤炭自燃事故的发生，确保矿井安全生产。
1煤矿安全概述
煤矿的安全关系到千万人民的幸福。因此，国家安全监管局一直都非常关心煤矿安全。政府会借助各类培训活动来开展安全大会，并通过加大法律监督的力度来让煤矿生产能够安全进行。此外，良好的采煤环境不仅能够促进煤矿更好地向前发展，更是对矿工生命的尊重。但是，由于我国煤矿资源长期处于枯竭的状态，所以在某种程度上不得不扩大其开采的范围，这种做法其实会在无形中降低煤矿安全的指数。又因为多数采煤环境的现场非常小，内部的设备也显得非常复杂，因此也就增加了煤矿安全管理的困难性。最近几年来，因为国家不断地对煤矿安全进行监管，这也在无形中降低了煤矿事故发生的概率。但是，包括顶板、瓦斯、粉尘等污染物一直都在无形中威胁了采煤工作者的生命安全。广大煤矿工作者需要通过有效的丰富的自身工作经验来让煤矿安全生产更好地进行。
2煤层自燃防治应用
目前的煤层自燃火灾防治技术主要从以下三个方面入手：一是隔离煤与氧气的接触，使其窒熄；二是降低煤温，抑制煤的氧化放热强度，随着煤温下降，煤的氧化放热强度降低，最终使火熄灭；三是惰化煤体表面活性结构，降低煤氧复合速度，防止煤自燃的发生。
1、堵漏防灭火技术：在煤炭的氧化过程的热平衡关系中，漏风起两个方面的作用，一是向煤炭提供氧化所必需的氧气，二是带走氧化生成的热量。一般漏风较小，起到前者的作用，对漏风进行有效的封堵，断绝浮煤氧气的供给可以较好的防治煤层自燃火灾的发生。在我国大部分煤矿井下，比较常用的堵漏手段是水泥喷浆、泡沫喷涂和粉煤灰堵漏等。
2、胶体防灭火技术：胶体防灭火技术是近年来发展起来的新型防灭火技术。胶体材料在设定时间和范围内发生胶凝作用，有效地钝化煤表面活性基团，隔绝氧气，吸热降温，终止氧化，并能降低水煤气爆炸伤人危险。它具有灭火速度快、安全性好、火区启封时间短、复燃性低等特点。
3、均压技术：均压技术又称调压技术，所谓的均压是指均衡漏风通道进出口两端的风压以杜绝或减少漏风量的措施，通过破坏煤炭自燃的四个必要条件之一，从而达到防火和灭火的目的。首先，要在保证冲淡有毒有害气体，使风速、气温适宜的情况下，全面施行区域性均压通风，为保证风速稳定，避免风量忽大忽小，应加强井下通防设施巡查维护及有毒有害气体检测，及时对工作面全面测风，发现问题以便及时处理。
4、注浆技术：注浆防灭火技术措施至今已经发展形成几种比较成熟的工艺。其主要作用就是隔氧和降温，即通过浆体材料包里煤体，隔绝煤氧的接触，胶结顶板，降低采空区空隙率，增加漏风阻力，防止煤的氧化。注浆量根据现场实际及工作面出水情况而定，还必须根据现场仰俯采实际实施。
5、阻化剂防火：阻化剂又称为阻氧剂，主要指一类有机盐类化合物。将此类溶液喷洒在煤壁上、采空区或者注入煤体内，具有阻止氧化，防治自燃的作用。它的作用机理是：增加煤在低温时的化学惰性，或提高煤氧化的活化能；形成液膜包围煤块和煤的表面裂隙面；充填煤柱内部裂隙；増加煤体的蓄水能力；水分蒸发吸热降温。其实质是降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自然发火期。
6、注惰性气体：注惰性气体也是煤矿井下常用的防灭火手段之一，矿井防灭火所用的惰气与化学上的惰气在概念上有所区别，是指不能助燃的气体，目前国内外使用的惰性气体主要有CO2、N2。注CO2、N2前必须根据现场仰俯采实际实施，并且制定严密的技术措施，注CO2、N2期间重点监测工作面及回风隅角气体变化，回风隅角安设氧气传感器，以加强现场观测。应根据采空区“三带”动态变化规律，结合煤层最短自然发火期和工作面日推进速度，合理确定注氮时间和注氮口转换周期，使氧化自燃带始终处于被注入氮气惰化覆盖的状态，从而有效抑制采空区自然发火。
3采空区自然发火综合防治技术
3.1自然发火综合防治技术内涵
根据现场实际情况及采空区遗煤自燃原因分析，制定并实施了以“端头封堵控氧、填充降温隔氧、高抽巷降压控氧”为主的自然发火综合防治技术。（1）堵漏技术（工作面两端头封堵）。采空区的堵漏技术主要是采用打墙封堵、水泥喷浆、泡沫喷涂等，也有采用胶体进行深部隔离。本质上都是为了缓解漏风程度进行氧气隔绝，从而有效地降低煤自燃火灾发生的概率。（2）降温技术（灌浆、三相泡沫等）。通过一定的装置将防灭火泥浆运输到可能的煤自燃点，对可能自燃的危险区域采取注水措施，使水填充煤粒空隙，增加煤体含水量，从而抑制煤自燃趋势；或者是对巷采空区可能存在的危险区域内注入惰性气体如N2和CO2等，控制采空区内的氧气浓度，或添加阻化剂包裹煤体排斥氧气，阻断煤氧复合反应序列，减缓其蓄热的速度，控制煤温在较低水平。（3）高抽巷降压控氧（爆破切断高抽巷、高抽巷打孔泄压）。优化高抽巷下方深孔预裂爆破工艺，通过打孔泄压的方式，控制高抽巷内的风流压力或风流速度，从而达到减小漏风强度的目的，降低负压，减少对采空区深部的供氧，从而抑制采空区煤自燃。
3.2自然发火综合防治技术应用效果
选定CO气体浓度的变化趋势作为1308工作面采空区煤体升温氧化的指标，进行采空区内的遗煤自然发火过程预警预报。为防止采空区遗煤自燃，采取了工作面两端头封堵，灌浆、注三相泡沫，爆破切断高抽巷、高抽巷打孔卸压等多项措施协同治理，此后采空区的CO浓度开始下降，直至CO浓度波动水平处在正常范围内。通过对1308工作面煤自燃标志性气体监控不难发现：在上下口打墙、降温控制煤自身氧复合所积聚的热量和高抽巷压力调控降低氧浓度措施协同实施后，在采空区煤自燃带中自燃点的标志性气体浓度得到了稳定控制，验证了采空区自然发火综合防治技术的有效性。
结语
正是因为施工人员会在施工的过程中存在疏忽的现象，进而诱发了很多类型的煤矿安全事故。煤矿安全事故实际都会和千家万户的家庭幸福有直接的关系。因此，专业人员需要从个方面入手才能够更好地提升煤矿安全管理的实际水平。作为一个煤矿企业内部的管理人员，更需要从人员、设备和环境三个方面来提升煤矿施工的安全性。更多的专业人员也需要将先进的采煤技术有效地引入采煤行业内部，最终才能够保证煤矿内部人员生命财产的安全。
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