深井防火密闭墙内自燃隐患分析与治理(山东煤炭科技2015-7)

深井防火密闭墙内自燃隐患分析与治理
摘要通过E3202上顺槽防火密闭墙自燃隐患分析与治理，提出了采空区自燃隐患的防范措施和建议,对于深井防止采空区自然发火和瓦斯事故具有一定的借鉴意义。

关键词深井；防火密闭墙；自燃隐患；分析与治理
1 概述
深井开采面临着高地应力、高瓦斯、高温、高冲击地压、高渗透压、强烈的开采应力扰动、巷道群开挖时序的强烈扰动七大问题。

随着采深的增加，地温增高，地温越高，煤层围岩原始温度越高，改变了煤层自燃的蓄热条件；地压变化导致围岩破坏煤层破碎离层和支护失效，煤体与环境风流温差较大，增大了漏风供氧动力—热风压，煤体自身耗氧速度和氧化放热性能增强，最终导致煤体自燃危险性增大。

封闭采空区的煤层巷道开裂、底板鼓起形成的松散煤体，在外部大气压的波动、通风系统的不稳定性和自身热风压综合作用下形成间歇性供氧热量逐渐积累，预防措施不力形成自燃隐患，甚至诱发采空区瓦斯、冲击地压、矿震事故，摧毁密闭墙，威胁矿井安全生产。

2 E3202面采空区密闭内自燃隐患
2.1 工作面概况
E3202工作面标高-860～-930ｍ，走向长326ｍ，倾向长87.1m；煤层厚度2.5～7.5ｍ，平均7.15m，倾角0～30°，平均18°。

该面相对独立，周围无采空区连通。

上顺槽（进风巷）、下顺槽（回风巷）沿伪倾斜布置；两巷均沿煤层底板掘进，采用锚网＋钢带+锚索支护方式。

顶板选用KMG500-22-2400，两帮KMG500-22-2000型螺纹钢锚杆，锚杆株排距均为0.8m，配合菱形金属网及钢带与锚索支护。

上顺槽净宽3.8m，净高3.0m,巷道净断面积11.4 m2；下顺槽净宽4.1m，净高3.0m，净断面积12.3m2。

停采线外煤巷沿3煤顶板布置。

该面原始岩温31℃，底板出水温度39℃，煤尘爆炸指数38.90%，具有强爆炸性；容易自燃煤层，以30℃为起始温度，最短自然发火期为18天；3煤层具有强冲击性。

该面自2008年6月回采，同年11月结束，停采后在距煤壁线20m施工一道防火密闭墙，距汇风口不大于5m位置施工第二道防火密闭墙。

利用两顺槽自然高差对停采线压注粉煤灰浆，直至下顺槽防火密闭墙泄水管出水。

因巷道压力大，在下顺施工的砖墙压裂后又补一道料石墙；上顺槽墙前巷道存在开裂进行了锚网支护修复，外墙又施工一道砖墙。

2.2 自燃经过
2014年12月9日监控值班员发现东翼回风巷的一氧化碳传感器检测出一氧化碳且不稳定，立即向调度室、分管领导进行汇报，调度室立即安排瓦斯检查员巡查一氧化碳来源，发现E3202上顺槽密闭墙附近有煤焦油味，靠顶部一氧化碳浓度超过500ppm。

2.3 隐患分析
煤炭自燃必须具备三个条件：一是煤具有低温氧化特性即煤自燃倾向性，呈破碎状态存在，且达到一定的量；二是煤的氧化过程生成的热量易于积聚；三是漏风供氧维持煤的氧化不断发展。

原因分析：
2.3.1 上顺槽防火密闭墙存在漏风通道，墙外巷道开裂，采取锚网形式修复，不能封堵漏风通道。

2.3.2 大气压变化造成密闭墙“喘息”漏风，提供了间歇供氧的条件。

在一年之中的不同时间其大气压的值也有所不同。

由于矿井生产环境的特殊性，大气压力的变化必然要引起矿井内空气压力的变化,这种变化会对矿井不同来源的瓦斯涌出量、封闭火区的管理、均压措施的效果、主要通风机的工作状况等产生不同的影响。

大气压力降低时，采空区内气体压力相对增高，体积膨胀，使采空区气体涌出量增加，相反大气压力升时，外面的空气泄漏进采空区。

2.3.3 巷道为倾斜巷道，在自然风压的作用下自身形成一个微循环，靠近底板的气体不断地补充，靠近顶板的气体外溢。

2.3.4 爆破、通风系统调整、反风演习、冲击波、采空区垮落、采空区出水等干扰防火墙内气体变化。

2.3.5 煤巷支护破坏造成周边的煤体破碎堆积、破碎离层，存在煤炭自燃的物质基础。

2.3.6 防火密闭墙在离地板高度为墙高的2／3 处设直径上小于25mm的检测口，用于观测压差、气温和取气样。

在存在漏风的情况下只是检测墙体附近的气体，对于存在高差的上山巷道一氧化碳瓦斯等气体较轻不宜检测。

2.3.7 停采线外煤层巷道时间较长破坏，煤体破碎具备自燃的物质基础。

3 自燃隐患治理
3.1 设置警戒、加强监测
在密闭墙外设置一氧化碳传感器，距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，巷道的下风侧，实现实时监测。

现场悬挂便携式甲烷氧气检测报警仪。

可能危及的下风流巷道入口设置警戒，严禁人员进入。

3.2喷涂堵漏风
先用长把工具找掉开裂的喷浆层，选用2ZBQ-11.5/3气动注浆泵喷涂LFM喷涂料，一直喷到与其连接的大巷。

3.3 注氮气
将措施孔与注氮管路连接，连续注氮气，并控制注氮流量，防止回风流中一氧化碳超限报警；直至密闭墙外一氧化碳消失。

3.4 注浆充填
利用巷道存在的高差，进行多次注浆，共注10次，最后一次利用浆体的可流动性一直注浆量保证水析出后能充填满整个巷道空间。

3.5 效果检验
经过采取综合治理措施，墙体漏风彻底解决，未出现气体溢出的现象。

3 结论及建议
3.1 深井防火密闭墙除按《矿井密闭防灭火技术规范》（AQ1044-2007）设置检查口、措施孔与泄水孔外，应在自燃危险区设置单支束管，每周至少取样分析1次。

密闭墙外设置一氧化碳传感器。

3.2 对于回采区域外的煤巷在封闭前应进行防火处理，措施管路出口应设置在高端，利于防火处理。

3.3 对于存在自然发火危险的巷道设置的防火密闭墙应具有一定的抗压耐压强度，并利用巷道存在的高差进行注浆充填。

3.4 防火密闭墙附近巷道开裂时，必须找掉存在裂缝的围岩，进行支护喷浆堵漏，不得采取锚网的修复形式。

3.5 在有瓦斯的采空区，瓦斯浓度超过3%且氧气浓度大于7%时，应有防止采空区瓦斯爆炸的措施。

3.6 建立自然发火应急处置系统，对自燃隐患识别，制定详细的处理措施，防止发生意外事故。

参考文献
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［2］李崇山.煤矿通风安全技术与管理.中国矿业大学出版社
［3］张江石、李志伟等.矿井气候变化和瓦斯涌出的关系分析与实证研究.煤矿安全.（2009.09）［4］深矿井、高地温易燃煤层综放开采防灭火技术研究.西安科技大学2006年6月
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