復(fù)采工作面自然發(fā)火成因分析及對(duì)策
復(fù)采工作面自然發(fā)火成因分析及對(duì)策
海力集團(tuán)石屯煤礦 鮑桂林 顏廷居 張朋
摘要：復(fù)采工作面自然發(fā)火是影響煤礦安全生產(chǎn)的大敵，具有系統(tǒng)管理復(fù)雜、牽扯面廣、危害性大等特點(diǎn)，稍有不慎，就有可能發(fā)生各類連鎖事故，給廣大干部員工造成身心傷害。為有效杜絕復(fù)采工作面自然發(fā)火，減少次生災(zāi)害，石屯煤礦結(jié)合3煤層復(fù)采實(shí)際，認(rèn)真分析發(fā)火成因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷強(qiáng)化措施落實(shí)，進(jìn)一步落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)責(zé)任制，逐步形成了符合石屯煤礦安全發(fā)展的新型模式，并取得了顯著成績。
一、石屯煤礦復(fù)采工藝使用過程及目前采面防火形勢(shì)分析
1.1 基本情況。山東海力實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司石屯煤礦2008年底礦井進(jìn)入煤柱回收階段，并為此編制了《開采回收護(hù)巷煤柱設(shè)計(jì)》，經(jīng)當(dāng)時(shí)泰安市行業(yè)管理辦公室批準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)考慮到3層煤儲(chǔ)量分布在礦井深部，包括村莊煤柱和礦井邊界煤柱，由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、埋藏深，不宜開采，剩余儲(chǔ)量分布于工業(yè)廣場(chǎng)與護(hù)巷煤柱，16、17煤部分塊段可采，但受徐奧灰水威脅。
因?yàn)樽o(hù)巷煤柱多分布狹長，大部分采用煤柱穿采的方法進(jìn)行煤柱回收工作，石屯煤礦在進(jìn)行煤柱回收過程中，在巷道通過采空區(qū)揭露，發(fā)現(xiàn)3層煤在經(jīng)歷了穿采、分層開采后的煤層，遺留煤炭很多，特別原來分層開采塊段，煤層自燃性發(fā)火，采用封閉或者開切眼等方法，遺留了大量煤炭。3層煤屬于低瓦斯煤層，采空區(qū)揭露釋放一段時(shí)間后，瓦斯?jié)舛认陆?，不影?a href=http://myworldofnumbers.com target=_blank class=infotextkey>安全，這樣石屯煤礦在煤柱回收的時(shí)候，采用穿采的方法，對(duì)采空區(qū)遺煤進(jìn)行探索性回收。
隨著煤炭形勢(shì)變化，企業(yè)的生存需要，煤柱回收的不斷開展， 3層煤復(fù)采的呼聲不斷提高，在集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)與煤炭主管部門的大力支持，石屯煤礦對(duì)3煤層復(fù)采進(jìn)行了外出調(diào)研，并組織技術(shù)人員對(duì)3煤層復(fù)采進(jìn)行設(shè)計(jì)，報(bào)請(qǐng)縣、市煤炭主管部門審批，并于2009年10月得到泰安行業(yè)管理辦公室的批復(fù)，準(zhǔn)予開采。因?yàn)槭兔旱V自2007年開始就采用穿采的方法，同時(shí)針對(duì)3層煤復(fù)采過程中，煤層頂板膠結(jié)性差，易冒落的特點(diǎn)，準(zhǔn)備采用綜合機(jī)械化采煤，2009年對(duì)新泰東港煤礦進(jìn)行調(diào)研，最終沒有采用。設(shè)計(jì)中采取的采煤方法即為液壓支柱配絞接頂梁。在設(shè)計(jì)中對(duì)于不正常塊段可采用穿采的方法回收。3層煤復(fù)采設(shè)計(jì)得到批復(fù)后，石屯煤礦就著手進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)的布置，于2009年11月，準(zhǔn)備了首采面3401-1，進(jìn)行試采。
自2009年11月開始工作面復(fù)采以來，至今歷時(shí)3年，共回收煤炭126.96萬噸，在復(fù)采的過程，通過采取有利措施控制住了頂板、煤層自燃發(fā)火、煤塵等關(guān)鍵技術(shù)難題，煤炭回采率得到提高。
1.2 采面布置及發(fā)火分析。石屯煤礦“一通三防”、尤其是防滅火工作的壓力一直很大。一是煤炭自然發(fā)火周期短，投產(chǎn)以來有記載的自然發(fā)火事故20余次，在1996年一年內(nèi)就發(fā)生了3次自然火災(zāi)，造成停產(chǎn)封面，打亂了生產(chǎn)布局，安全生產(chǎn)十分被動(dòng)，到目前仍殘存老火區(qū)10余處；二是經(jīng)過幾十年的開采留下了很多采空區(qū)，造成防滅火的戰(zhàn)線拉長、范圍擴(kuò)大，難度不斷增加；三是礦井煤炭資源臨近枯竭，采場(chǎng)日益狹窄，多數(shù)工作面處于分層以下和周邊沿空開采，而且由于采場(chǎng)接續(xù)緊張，許多工作面被迫在火區(qū)周圍布置，受到火患的嚴(yán)重威脅。為此，我們必須認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷強(qiáng)化管理手段，超前防范，綜合治理，確保防滅火工作的持續(xù)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)不發(fā)火、不封面目標(biāo)。
二、復(fù)采工作面自然發(fā)火的成因分析
通過對(duì)復(fù)采工作面自然發(fā)火的因素進(jìn)行分析,易導(dǎo)致煤層自然發(fā)火主要有以下幾個(gè)方面的原因:
2.1 采煤工作面回收率低。工作面初采時(shí)采用放頂煤開采方法,放頂后殘留大量浮煤混在頂板冒落下的矸石中,浮煤不容易被壓實(shí),漏風(fēng)緩慢滲入,這樣為老空內(nèi)煤層提供足夠的O2,增大了煤與O2結(jié)合的機(jī)會(huì)。
2.2 從初采、復(fù)采至封閉所需時(shí)間長。特別是初采結(jié)束后,若隔堵采空區(qū)的密閉質(zhì)量不可靠,存在漏風(fēng),復(fù)采時(shí)更易自然發(fā)火。
2.3 復(fù)采工作面漏風(fēng)比較嚴(yán)重。工作面經(jīng)初次采動(dòng)后,頂板自行垮落所形成的再生頂板松散,空隙較多,容易通過再生頂板、浮煤漏風(fēng),從而在復(fù)采區(qū)域中形成“三帶”(散熱帶、氧化帶、窒息帶),“三帶”的范圍與工作面的風(fēng)量有較大的關(guān)系,風(fēng)量越大,氧化帶的區(qū)域越寬,煤層自燃危險(xiǎn)性就越大。
2.4 復(fù)采工作面煤質(zhì)松軟且頂板破碎。浮煤及再生頂板中空隙較多,風(fēng)流經(jīng)過刮板輸送機(jī)道、風(fēng)巷和回采工作面時(shí)便滲入這些空隙形成漏風(fēng)通道,使煤的表面與空氣中的O2進(jìn)行緩慢氧化,生成熱量。而這部分熱量又不易被風(fēng)流帶走,從而使熱量積聚,煤溫升高,當(dāng)超過臨界溫度后,煤層氧化急劇加速,最后導(dǎo)致煤層自然發(fā)火。
三、對(duì)策措施
針對(duì)復(fù)采工作面發(fā)火點(diǎn)位置難以確定的特點(diǎn)和復(fù)采煤層自燃因素分析,我們認(rèn)為,要完全阻止煤與O2結(jié)合是很難實(shí)現(xiàn)的,但盡可能地減少煤與O2結(jié)合的機(jī)會(huì)則是可以做到的。2184復(fù)采工作面防治自然發(fā)火主要技術(shù)措施如下:
3.1 復(fù)采開工前對(duì)復(fù)采區(qū)域進(jìn)行防火檢查,并取樣化驗(yàn)分析。
3.2 上、下順槽施工時(shí),采取了如下防火措施:①跟煤層底板掘進(jìn),不與采空區(qū)導(dǎo)通,若局部導(dǎo)通了采空區(qū)則采取黃泥注漿封睹;②順槽施工時(shí)嚴(yán)禁空幫、空頂,架棚后空隙和冒落處用不燃性材料(如砂土等)充填密實(shí),并注漿;③順槽施工時(shí)每周進(jìn)行一次全面的防火檢查。
3.3合理確定工作面通風(fēng)系統(tǒng),減少順槽的漏風(fēng)量和漏風(fēng)時(shí)間,充分利用現(xiàn)有巖層巷道與順槽貫通,縮短煤層巷道的漏風(fēng)距離,同時(shí)工作面采用后退式開采。
3.4 著力提高工作面回收率,減少采空區(qū)浮煤的丟失。復(fù)采工作面采用后退式采煤方法,堅(jiān)持正規(guī)循環(huán),工作面老空區(qū)放齊放透,不留拐角,不留煤柱,不丟余煤。
3.5 合理控制復(fù)采工作面風(fēng)量。在滿足瓦斯管理、環(huán)境溫度和工作面最低風(fēng)速的前提下,盡量減少工作面供風(fēng)量,減少漏風(fēng)的范圍和數(shù)量。堅(jiān)持每周對(duì)工作面風(fēng)量進(jìn)行1次監(jiān)測(cè),從而有效控制了復(fù)采工作面采空區(qū)的壓差和漏風(fēng)量。
3.6 利用均壓技術(shù),降低工作面壓差,減少通過再生頂板漏風(fēng)。在工作面進(jìn)風(fēng)巷中加設(shè)1組調(diào)節(jié)風(fēng)門,降低進(jìn)回風(fēng)兩端的壓差,使工作面采空區(qū)漏風(fēng)減少,窒息帶前移。
3.7采工作面復(fù)采時(shí),采用預(yù)防性注漿和尾巷埋管注漿技術(shù),隔阻氧化空間,最大限度防止煤層自燃。
3.8 工作面收尾或采過溜煤眼后,要在15d內(nèi)設(shè)置永久密閉,防止向采空區(qū)漏風(fēng)。
3.9 加強(qiáng)防火檢查。每周至少對(duì)工作面進(jìn)回風(fēng)巷、上偶角及永久性密閉等地點(diǎn)進(jìn)行一次防火檢查,檢測(cè)CO和溫度的變化情況及密閉完好情況,做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理,將發(fā)火隱患消滅在萌芽狀態(tài)。
3.10 超前抓好預(yù)防，爭取工作主動(dòng)，嚴(yán)密防范發(fā)火事故。石屯煤礦把“預(yù)防”作為防滅火工作的核心，形成了三項(xiàng)工作機(jī)制：一是建立了防滅火定期分析機(jī)制。總工程師牽頭，專業(yè)組和責(zé)任包保組成員每月召開防滅火工作分析會(huì)，分析現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)發(fā)火規(guī)律，確定輕重緩急，排定防滅火工作計(jì)劃，對(duì)于存在發(fā)火危險(xiǎn)的區(qū)域?qū)嵤┏胺婪洞胧?；二是建立了防滅火現(xiàn)場(chǎng)排查和報(bào)告機(jī)制。各包保組每周對(duì)現(xiàn)場(chǎng)全面排查一次，同時(shí)利用監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的變化，發(fā)現(xiàn)異常情況立即報(bào)告，及時(shí)落實(shí)應(yīng)對(duì)措施；二是建立了防滅火齊抓共管、聯(lián)防聯(lián)保機(jī)制。我們要求全礦各單位都有抓好防滅火工作的責(zé)任，只要防滅火工作需要，都必須無條件服從，積極配合防滅火措施的落實(shí)，形成了群防群治的管理格局。通過采取超前分析、動(dòng)態(tài)排查和群體防控的措施，實(shí)現(xiàn)了防滅火工作的“被動(dòng)治理”到“主動(dòng)防控”的轉(zhuǎn)變。
四、存在的問題和下一步的工作打算
幾年來，石屯煤礦在防滅火研究治理方面取得了一些成績。在一通三防、防滅火方面存在以下問題：一是裝備水平與兄弟單位還有差距，沒有完全達(dá)到現(xiàn)代化、自動(dòng)化要求。二是現(xiàn)場(chǎng)條件比較復(fù)雜，自然發(fā)火防治、瓦斯異常區(qū)管理面臨新的問題。三是礦井通風(fēng)系統(tǒng)流程長、壓力高、能力下降，構(gòu)成了通風(fēng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。需要我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦蟹e極探索，認(rèn)真解決。
一通三防總的工作打算：落實(shí)瓦斯綜合治理十六字工作體系，開展重點(diǎn)工作績效考核競賽活動(dòng)，突出通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整改造、預(yù)防性防火、瓦斯異常區(qū)治理三個(gè)重點(diǎn)；嚴(yán)把瓦斯監(jiān)測(cè)監(jiān)控、盲巷管理、瓦斯排放三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)；強(qiáng)化礦井綜合防塵和局部通風(fēng)管理兩個(gè)方面的工作，特別是我們將以這次會(huì)議為契機(jī)，進(jìn)一步加大力度，努力保持“一通三防”良好形勢(shì)，保持安全生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展局面。
