超长综放工作面采空区煤炭自燃发火及浅析

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1、超长综放工作面采空区煤炭自燃发火的浅析高海新（潞安新疆煤化工有限责任公司一矿新疆哈密839003）[摘要]潞新公司一矿5141采煤工作面属超长综放工作面，煤层属二级自燃发火煤层，对于采煤工作面采空区自燃发火的原因进行了分析，并对分析的各种因素制定相应的措施。[关键词]超长工作面自燃发火采空区中图分类号：TD323文献标识码：A文章编号：1009-914X（2011）21-0077-01对于开采自燃发火煤层的过程中，采煤工作面采空区煤的自燃发火直接影响煤矿的安全生产。煤炭自燃火灾是煤矿的重大灾害之一。据统计，在我国现有煤矿中，54.9%的国有重点煤矿有

2、自燃发火危险，地方国有煤矿年产3万t以上的矿井中有29.1%的煤矿有自燃危险，我国煤矿自燃火灾约占矿井火灾的70%，一些自燃发火严重的矿区，如兖州、抚顺、鹤岗、窖街、义马、淮南、六枝等煤矿。其自燃发火占矿井火灾次数的90%以上[1-2]。1矿井情况潞新公司一矿位于新疆哈密以西86Km。1958年建井，井田含煤六层，可采煤层为4、6号煤层，煤层为单斜构造，含煤地层为中下侏罗纪下煤窑沟组，煤层倾角8~28°。煤的硬度2.5-3.0。煤层爆炸指数为27.53%。具有爆炸危险性。井田内煤层为二级发火煤层，发火期为3-6个月，属自燃煤层。矿井采用双斜井上下山开

3、拓，分东西两翼采区。现为下山开采第五水平。5141采煤工作面为矿井西翼第五水平的首采工作面。工作面采用走向长壁式布置，综采放顶煤一次采全高，用全部夸落法管理顶板。5141工作面走向长度845m，开切眼斜长为267m，平均煤厚14m，煤层倾角28°。开切眼300m，斜长变为258m，角度17~21°.现回采300m。2采空区自燃发火的因素2.1超长工作面的影响通常采空区遗煤的氧化可分为散热带、氧化带、窒息带。采煤工作面正常的工作面推进速度是可以在采空区的煤自燃前进入窒息带，防止煤的自燃。5141采煤工作面距离超长，放煤、移驾等工序虽能并行作业，但每个工

4、序所用时间相对较长。加之工作面倾角较大，为较少支架下滑和前溜下窜，采用单向割煤，造成推进速度偏慢，氧化带进入窒息带的时间过长，给采空区的遗煤提供氧化积热的时间条件，容易引起自燃发火。另外，工作面超长，工作面进回风两端的压差相对较大，采空区三带长度距离会有所增加，那么氧化带长度的增加（L2>L1），使氧化带存在的时间增加，氧化积热的时间增加，更容易引起自燃发火。如图2.2采空区大量的遗煤的影响放顶煤开采工艺，相对回采率较低，有大量的遗煤落入采空区，特别是工作面两端的非放煤区的遗煤较多，这给煤的自燃提供了物质条件。因潞新一矿的煤质较硬，顶煤破碎不够充分。

5、落入采空区遗煤的块度较大，煤块之间的空隙较多较大，这给氧气提供了足够空间。加之氧化带遗煤正处在矿山压力的恢复到原岩应力的区域，矿上压力将遗煤逐步压碎压实，在遗煤压碎的过程中，遗煤与氧气的接触面积增多，促进煤的氧化积热，使煤的自燃倾向更加明显。2.3采煤工作面风量的影响潞新一矿5141采煤工作面，为第五水平首采工作面，随着采深的加大，矿井的瓦斯涌出量也有所增加，回采工作面用来稀释瓦斯的风量势必有所增加。加之超长的工作面，煤炭产量较大，同比煤炭中释放的瓦斯也会增多，也是采煤工作面风量增加的原因。风量的增加，必然会引起采煤工作面进回风两端的压差，造成采煤工

6、作面采空区漏风的增加，为采空区遗煤提供足够的氧气，增加了采空区煤炭自燃发火的可能性。3控制自燃发火的措施3.1设计合理的采煤工作面在设计工作面，应根据所采煤层的厚度、自燃倾向性、煤质硬度、工作面长度、采煤工艺等进行设计工作面。1）工作面长度和采煤工艺、煤厚是影响工作面向前推进速度，速度过慢对于有自燃倾向性的煤层，容易引起自燃。特别是厚煤层、倾角较大的煤层，对于潞新一矿，在设计工作面长度不宜过长（不超过200m）。这样既不影响工作面的推进速度，同时又能减少采煤工作面的风量，也减少了对采空区的漏风。2）煤质硬度较大，顶煤放出困难，造成采空区遗煤较多，为自

7、燃发火提供了物质条件。应提高顶煤的破碎和采出率，减少采空区遗煤，以控制采空区的自燃发火。比如，可采用超前深孔爆破顶裂顶煤等方法提高顶煤采出率。3.2防止采空区自燃发火的其它措施1）对采空区进行注氧。对采空区注氧处理，可防止煤的氧化自燃。随着空气中氧含量的增加，氧含量必然降低。当氧含量降低到5%-10%时，可抑制煤炭的氧化自燃，氧含量降至3%以下时，可完全抑制煤炭等可燃烧物隐燃和复燃。但要考虑注氧量要与采煤工作面的实际长度和放煤高度相适应，必须保证有足够的氧气量，才能控制采空区煤的氧化自燃。现场作业方法采用的是，一在保证后部输送机处的氧气含量在19.2

8、%~19.5%，（参数的确定：潞新一矿在海拔1100m左右，地面的氧气含量为20.2当氧气浓度小于此参数减少