綜放面停采撒架期間自然發(fā)火因素分析-徐州吉安礦業(yè)科技
煤礦員工都知道,采用綜采放頂煤開采所用的液壓支架與普通綜合機(jī)械化采煤所用液壓支架相比較具有噸位大、架身長(zhǎng)的特點(diǎn);并在拆裝工作面設(shè)備時(shí),綜放工作面要比普通綜采工作面設(shè)備多、所用的時(shí)間也比較長(zhǎng);又由于綜采放頂煤開采的工作面停采前頂煤不放,采空區(qū)遺煤多,漏風(fēng)暢通,極易造成在工作面撤架期間采空區(qū)自然發(fā)火。
綜放面停采撤架期間自燃發(fā)火是一個(gè)多種因素綜合作用的結(jié)果,除了煤層自身具有自燃特性外,還與以下主要因素有關(guān)。
(1)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于在末采期間距離停采線一段距離不放頂煤,導(dǎo)致支架壁后以及頂部布滿松散煤體,使得漏風(fēng)規(guī)律復(fù)雜。當(dāng)工作面支架開始撤除時(shí),支架頂部煤體隨之冒落,縮小了原有的通風(fēng)斷面,導(dǎo)致局部阻力增加,迫使工作面的進(jìn)風(fēng)流向采空區(qū)深部擴(kuò)散,增大了工作面下半部采空區(qū)的漏風(fēng)寬度。這些都影響了通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定,風(fēng)量的變化,對(duì)自然發(fā)火影響是非常大的。工作面風(fēng)流與采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)流是并聯(lián)的關(guān)系。二者的風(fēng)流共同增大或者減小。當(dāng)采空區(qū)漏風(fēng)增大,即為采空區(qū)遺煤氧化創(chuàng)造條件。同理,采空區(qū)漏風(fēng)減少,為采空區(qū)遺煤創(chuàng)造良好的蓄熱環(huán)境。因此,工作面風(fēng)量變化的過程,也就是采空區(qū)浮煤氧化、蓄熱溫升的過程,將大幅縮短自然發(fā)火期,極易造成自然發(fā)火。
(2)采空區(qū)遺煤。終采線處煤壁和附近上下“兩道”的煤壁,由于停采期間其上方礦壓顯現(xiàn)強(qiáng)烈,支護(hù)較困難,所以易被壓酥、壓裂,造成漏氣供氧,導(dǎo)致暴露的煤體發(fā)生氧化反應(yīng)易出現(xiàn)高溫。在停采撤架前,工作面回采過程中,兩道頂煤無(wú)法放出。故其與上下巷道形成漏風(fēng)通道,而且“兩道”頂煤已經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間氧化蓄熱升溫,更易發(fā)生自燃,這些遺煤為自然發(fā)火提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此,處于氧化帶內(nèi)的“兩道”區(qū)域是停采撤架期間自燃防治的重點(diǎn)區(qū)域。
(3)停采線支架上部的破碎煤體。工作面停采時(shí),由于支架不再移動(dòng),支架上方煤體承受巨大的集中應(yīng)力作用,使得煤體形成裂隙,成為固定的、良好的漏風(fēng)氧化通道,支架上部頂煤在停采期間蓄熱環(huán)境和氧氣供給相對(duì)更好,導(dǎo)致煤炭自然發(fā)火的可能性大大提高,所以停采線支架上方的破碎煤體比采空區(qū)遺煤更易氧化自燃。
(4)金屬網(wǎng)上煤炭。工作面推進(jìn)到距離停采線20~30m處時(shí),為停采撤架做準(zhǔn)備而鋪設(shè)金屬網(wǎng),這時(shí)冒落在金屬網(wǎng)上的頂煤不能被放出,因此在支架后方采空區(qū)內(nèi)留有一條破碎帶,長(zhǎng)度和工作面長(zhǎng)度相當(dāng),寬度大約在15~20m,此條破碎煤帶即為工作面停采后的網(wǎng)上煤炭。工作面停采后,由于網(wǎng)上煤炭所處位置具備自燃的充分必要條件,即:持續(xù)通風(fēng)供氧、良好的蓄熱環(huán)境和足夠的氧化時(shí)間等條件,所以該部分煤體易自燃。國(guó)內(nèi)有多次此類自燃事故發(fā)生。
(5)撤架周期長(zhǎng)。在綜放開采中,由于綜放支架噸位大,設(shè)備多,撤除工作復(fù)雜,需要多個(gè)工種相互配合,才能完成,導(dǎo)致撤出周期長(zhǎng)與普通支架的撤出工作。若撤架期超過了自然發(fā)火期,則極易導(dǎo)致綜放面回風(fēng)隅角、局部支架等處CO濃度超限,給工作面撤架和防滅火都將帶來很大困難。
(6)采空區(qū)氧化帶與窒息帶交界處。在撤架期間,與正常開采期間氧化帶的遺煤相比,處于采空區(qū)氧化帶與窒息帶交界處的遺煤,發(fā)火條件更加優(yōu)越,煤體的氧化時(shí)間大大延長(zhǎng),煤體溫度相對(duì)較高,更加容易發(fā)生自燃。
徐州吉安研發(fā)的普瑞特礦用防滅火專用液(JTF-I)集凝膠、黃泥灌漿、三相泡沫、氮?dú)夂妥杌瘎┑姆罍缁饍?yōu)點(diǎn)于一體,特別是繼承了泡沫的擴(kuò)散性能和凝膠良好的固水特性。一方面,水漿生成泡沫之后,緩慢形成凝膠,能把大量的水固結(jié)在凝膠體內(nèi),避免了漿液中大量水流失或者潰漿的缺點(diǎn),大幅度提高了漿水在采空區(qū)里的滯留率;另一方面,形成的凝膠能以泡沫為載體對(duì)采空區(qū)的高、中、低位火源或浮煤大范圍全方位的覆蓋,且能固結(jié)90%以上水分并形成凝膠層,防火時(shí)能持久保持煤體濕潤(rùn)并隔絕氧氣,滅火時(shí)能長(zhǎng)久地吸熱降溫,防止火區(qū)復(fù)燃。
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