趙軍

摘 要:煤礦井下自然發(fā)火是煤礦開采的一個主要災(zāi)害,要保證煤礦的安全生產(chǎn),全面了解煤礦井下自然發(fā)火產(chǎn)生的原因和條件,積極采取策略,預(yù)防自然發(fā)火災(zāi)害是擺在我們當(dāng)前的一個主要任務(wù)。本文從煤礦井下煤自然發(fā)火的規(guī)律,理論聯(lián)系實際,為煤礦開采過程中防滅火提供理論和技術(shù)支持,確保煤礦安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:煤礦自燃發(fā)火原因和條件對策

中圖分類號:TD752 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0071-01

煤礦井下自然發(fā)火是煤礦開采的一個主要災(zāi)害,我國煤礦發(fā)生的火災(zāi)中,自燃發(fā)火約占礦井火災(zāi)的七成以上。要保證煤礦的安全生產(chǎn),全面了解煤礦井下自然發(fā)火產(chǎn)生的條件,積極采取策略,預(yù)防自然發(fā)火災(zāi)害是擺在我們當(dāng)前的一個主要任務(wù)。

1煤礦井下自然發(fā)火產(chǎn)生的原因和條件

在煤礦開采過程中,隨著開采深度的增加,煤炭自身的溫度逐漸提高,水份逐漸減少,礦壓逐漸增大,瓦斯的涌出量不斷增大,風(fēng)量和風(fēng)流變化較大。采煤的工藝水平由原先的分層式開采到放頂式開采,這就需要加大通風(fēng)量,風(fēng)量的增大,加快了浮煤的氧化速度與氧化程度,為煤層的自燃發(fā)火提供了條件。

煤炭自燃發(fā)火前的預(yù)兆:煤溫、氣溫連續(xù)上升,風(fēng)流中伴有煤油、松節(jié)油味;空氣相對濕度增加。巷道出現(xiàn)霧氣,支架、煤壁頂板上有水珠;空氣中一氧化碳和二氧化碳,其相對含量連續(xù)上升。流經(jīng)自燃地點的空氣含量減少。

具體分析,首先煤炭自身的特性,有一定自燃傾向性,受壓破碎且堆積至一定厚度時,煤與氧氣的結(jié)合能力強,氧化放熱量較大,氧化過程進(jìn)展較快,容易發(fā)生自燃。

其次,含氧量較高的風(fēng)流持續(xù)穩(wěn)定的流經(jīng)破碎的煤體時,煤的氧化自燃過程才能夠不斷地發(fā)展下去,才有可能最終發(fā)生煤自燃現(xiàn)象。流經(jīng)煤體風(fēng)流的含氧量對煤自燃的成長過程有主要的影響,一般分為以下幾種情形:

(1)風(fēng)流中的氧氣濃度小于5%時,因氧氣量不足,煤炭自燃現(xiàn)象不會輕易發(fā)生。

(2)風(fēng)流中的氧氣濃度大于5%而小于15%時,若積聚一定的熱量,煤將可能由遲緩氧化慢慢發(fā)展到自燃。

(3)風(fēng)流中的氧氣濃度大于15%時,因為漏風(fēng)嚴(yán)重,煤氧化發(fā)生的熱量往往較難蓄積,較難發(fā)生煤自燃。而且,只有在通風(fēng)供氧前提持續(xù)且不變的情形下,煤氧化自燃的過程才能夠持續(xù)進(jìn)行并最終可能造成煤自燃災(zāi)難,短時間非持續(xù)的通風(fēng)供氧前提下,不會引起煤自燃。

再次,煤氧化產(chǎn)生的熱量能否積聚也是煤自燃的前提,風(fēng)流速度影響著熱量的積聚,若風(fēng)速過小,供氧量不足,煤不易氧化自燃;若風(fēng)速過大,熱量不易積聚,煤氧化升溫過程難以持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展下去,同樣不易發(fā)生自燃。一般認(rèn)為風(fēng)速為0.1～0.24m/min時,煤最輕易發(fā)生自燃。相關(guān)學(xué)者還從漏風(fēng)量角度對煤的氧化蓄熱情形進(jìn)行了剖析,認(rèn)為漏風(fēng)量持續(xù)為0.4～0.8m/min時易導(dǎo)致自然發(fā)火。

最后,煤自燃是煤氧化放熱過程持續(xù)一定時間之后的結(jié)果,所以持續(xù)一定的時間也是煤自燃的前提。

煤自燃受多種因素的共同影響的結(jié)果,具有必然性與偶然性。對于煤礦井下來說,采空區(qū)、停采線、進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道和通風(fēng)設(shè)施等地點附近,自然發(fā)火頻率相對較大。在煤礦日常防滅火工作中,應(yīng)加強對這些地點的有效監(jiān)控,做到及時發(fā)現(xiàn)險情,及時處理,把事故隱患消滅在萌芽狀態(tài),保證井下采煤的安全。

2預(yù)防煤礦井下自然發(fā)火的對策

煤礦井下自燃有它的規(guī)律和產(chǎn)生的條件,要想預(yù)防自然發(fā)火,我們就要破壞它的規(guī)律,消除自然發(fā)火的條件,這其中就有巷道的合理布置;煤炭開采順序的調(diào)整,減少礦井下氧氣含量,通風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)置,均壓、漏風(fēng)檢測與堵漏防熱技術(shù)等。

(1)采取合理有效的開采方法,正確布置巷道,對煤層發(fā)生自燃發(fā)火有一定的控制,從源頭治理,煤礦從開采設(shè)計到煤礦開采的施工管理,都要認(rèn)真研究煤層發(fā)生自燃發(fā)火這一課題,在保證煤礦生產(chǎn)的同時要兼顧防止煤炭自然發(fā)火,要考慮對巷道進(jìn)行合理的布置。

(2)提高煤礦的回采率,加快回采的推進(jìn)速度,可以提高煤炭的開采產(chǎn)量,減少煤炭的堆積量,同時降低煤體水分的散失,煤炭在氧化帶內(nèi)停留的時間短,煤炭自然發(fā)火之前就進(jìn)入窒息帶,就不會發(fā)生自燃發(fā)火,這樣能夠有效防治煤礦井下自然發(fā)火。

(3)煤礦礦井中泥漿的濃度濕度對防滅火有一定的效果,泥漿濃度越高,對防火滅火的效果越好,同時要及時更換更新注漿系統(tǒng),確保井下的自然發(fā)火防治措施落實到位。

(4)降低礦井下氧氣含量,可以有效抑制煤炭等可燃物的隱燃和復(fù)燃?？梢韵虻V井采空區(qū)持續(xù)注入氮氣,并使注入的氮氣滲透到采空區(qū)、冒落區(qū)、裂隙帶等非作業(yè)地區(qū),形成保護罩,切除煤自燃氧氣的供給。

(5)利用注射高壓水,煤體吸收了大量的水分之后,煤質(zhì)會變軟變酥,增加了煤炭的可放性,避免了存放煤炭時產(chǎn)生的大量煤塵,在一定程度上消除了煤塵自燃現(xiàn)象。

(6)利用紅外線探測技術(shù)應(yīng)用于防滅火工作中,通過測定場強的變化,及早探測到自燃的隱患地點,有利于及時采取措施進(jìn)行預(yù)防,為煤礦生產(chǎn)提供了安全保障。

原有的探測方法(包括氣體監(jiān)測)都是在煤體吸氧自熱出現(xiàn)自燃隱患以后才有效,在此之前無法探測到自燃隱患。一旦發(fā)現(xiàn)有害氣體(CO),煤體已經(jīng)處于自熱化學(xué)反應(yīng)的階段,很快就可能造成煤層自燃發(fā)火,在時間上給防止自燃發(fā)火工作帶來了難度。紅外線探測是一項早期預(yù)測預(yù)報的技術(shù),尤其是在煤體吸氧活化階段就可以探測到隱患地點。

礦井火災(zāi)是一大突出災(zāi)害,尤其是近幾年,重大火災(zāi)事故還時有發(fā)生,給煤炭企業(yè)帶來難以估量的負(fù)面影響,特別是有損于煤炭行業(yè)的社會形象,也嚴(yán)重制約著煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益。煤礦自然發(fā)火是煤礦安全生產(chǎn)的重要隱患,只要煤礦企業(yè)堅持“以防為主,防滅結(jié)合”的基本原則,把各項措施都落實到位,把安全施工管理放在首位,就能夠切實有效地預(yù)防煤層自然發(fā)火。