阳泉矿区综放工作面着火的技术因素及对策

　　阳泉煤业集团有限责任公司现有6个生产煤矿，设计年生产能力1 600万t，核定年生产能力1 610万t。至今，共有综采放顶煤工作面14个，综采放顶煤工作面产煤量占全矿井产量的80%左右。自1988年12月开始使用第一套综采放顶煤支架以来，已走过10个年头。目前仅1997年2月到1999年6月底在短短的一年多时间里就有7个(次)综采放顶煤工作面发生着火，不得不封闭工作面，虽未造成人员伤亡，但造成财产损失高达近5亿元。为了保证安全生产，特对阳泉综采放顶煤工作面着火事故进行分析，并提出相应的防治措施。

　　1　综采放顶煤工作面着火的种类

　　通过详细调查和分析认为，阳泉煤矿综采放顶煤工作面着火主要有两种类型。
　　(1)一种是综采放顶煤工作面附近煤炭发生自燃，不能及时找到和清除掉自燃火源，并引燃工作面煤壁及落煤涌出的瓦斯，从而造成综采放顶煤工作面着火。
　　(2)另一种是综采放顶煤工作面机电设备漏电、操作不当，产生电火花及机械摩擦碰撞产生火花引燃综采放顶煤工作面煤壁及落煤中涌出的瓦斯，从而引起综采放顶煤工作面着火。

　　2　综采放顶煤工作面着火的生产技术因素及对策

　　针对上述两种类型造成综采放顶煤工作面着火事故，笔者分析认为：加强机电管理，严格按操作要求、按标准化生产，完全可以消除掉，因机电设备漏电、操作不当，产生电火花及机械摩擦碰撞产生火花引燃综采放顶煤工作面瓦斯，从而引起综采放顶煤工作面着火的事故。
　　煤炭的自燃机理及煤炭自燃与煤炭的物理化学特性等关系，前人已做了大量研究，已有成熟的理论，并应用到生产实际，现在，针对阳泉煤矿综采放顶煤工作面的生产技术因素，分析一下引起综采放顶煤工作面煤炭自燃的原因，并提出相应的防治办法。
　　(1)阳泉煤矿开采层与开采层之间，存在通风压差，形成了开采层与开采层之间的漏风，是造成综采放顶煤工作面煤层自燃的因素之一。例如，阳泉煤矿的6个矿井，均采用联合通风方法，主采层为3^#煤、12^＃煤、15^＃煤。通过近50年的开采事实证明：无论先开采上述那一煤层，因其首先被开采，瓦斯涌出量大，故配风量相应增大，因此，该开采层通风负压就大，其它煤层的瓦斯和漏风在负压作用下通过地质构造或采动影响，均向最先开采的煤层涌出。无论是综采放顶煤工作面煤层往其它煤层漏风，还是其它煤层往综采放顶煤工作面煤层漏风，或者其它煤层之间漏风，都要影响到综采放顶煤工作面煤层，都是造成综采放顶煤工作面煤层煤炭自燃的原因。因此，预防和阻止开采层之间的漏风，是防止综采放顶煤工作面煤层煤炭自燃的工作之一。完善矿井通风系统建设，减小开采层之间通风压差，减小通风系统阻力，实现开采层之间均压是防止综采放顶煤工作面煤层煤炭自燃的一种手段。特别是在地质构造复杂的地段，如沟通地表的陷落柱，沟通煤层之间的断层等处，都应重新考虑相应的开采布局和留有足够大的保护煤柱。
　　(2)矿井抽放瓦斯不当是造成综采放顶煤工作面煤层煤炭自燃的又一因素。纵观阳泉煤矿瓦斯抽放工作，对于阳泉煤矿防治瓦斯事故起着决定性作用，但是，由于多种因素的制约，不能及时将低浓度钻孔和过期报废钻孔封堵、停抽，甚至造成抽放系统浓度降低，影响抽放瓦斯的事故也时有发生，更大的危害是将空气带入采空区，增加了采空区内的氧气含量，故而引起煤炭自燃。而高抽巷的使用更增加了漏风量，更易促成煤炭自燃。阳泉五矿煤炭自燃的频次的增加，与五矿高抽巷的单一抽放瓦斯方法关系密切。因而制定合理的抽放负压和抽放浓度、抽放量，既满足瓦斯抽放需要，又不致引起较大漏风，是今后瓦斯抽放工作中应着重研究解决的问题。
　　(3)综采放顶煤工作面一次采全高致使上覆岩层移动变形剧烈，造成巷道变形，易与相邻已采区沟通，引起已采区浮煤自燃，同时易造成靠近巷道帮壁的煤层破碎和酥松，从而引起未开采煤层煤炭自燃，由于一次采全高，可造成开采层之间，保护煤柱之间，甚至开采层和地表之间形成裂隙，造成漏风，引起煤炭自燃。因此，搞好煤矿堵漏风工作，预防煤炭自燃，保证安全生产，降低通风电耗，提高经济效益是今后工作的首选任务。
　　(4)综采放顶煤工作面开掘巷道，沿煤层底板掘进，造成巷道顶煤开裂冒落，形成巷道为主通风系统，巷道顶煤冒落处为弱通风系统。此问题在阳泉五矿尤为突出。因此巷道顶部极易产生自燃。解决的办法是：使用阳泉新鑫科技研究所研制的高分子聚合物，在巷道顶部注，用高分子聚合物膨胀体充满巷道顶部空间，将巷道顶部碎煤粘在一起，既起到固化巷道顶板作用，又起到封堵和预防瓦斯积存及预防漏风的多重作用。
　　(5)综采放顶煤工作面终采位置不当，综采放顶煤工作面回收速度慢，回收后封闭综采放顶煤工作面巷道的密闭墙封闭不严，是引起终采后工作面自燃的又一原因。例如：阳泉四矿、阳泉五矿均因采后密闭墙封闭不严，造成多起煤炭自燃事故。因此，终采位置要远离地质构造复杂区域。做好管理，提高回收速度，及早封闭已采区是杜绝已采工作面自燃的关键。终采位置距地质构造近，距巷道交岔点近，而地质构造处顶板破碎，巷道交岔点的跨度大，顶板和巷道帮壁破损，密闭墙位置已无法选择，致使巷道无法封闭严实。因此，对终采位置的合理选择，避开地质构造带，既对综采放顶煤工作面采出率有利，又能提高巷道抗变形能力，对选择永久密闭墙有利，从而减少漏风，防止煤炭自燃。
　　(6)用钻孔法研究综采放顶煤工作面顶板移动规律，而将综采放顶煤工作面顶部瓦斯储气层中的高压游离瓦斯，突然大量释放到综采放顶煤工作面，造成综采放顶煤工作面停产，并由于停产而造成采空区煤炭自燃，再由煤炭自燃点燃了钻孔中喷出的瓦斯，从而造成综采放顶煤工作面着火。例如：阳泉五矿81001综采放顶煤工作面着火就是典型的事故案例。因此用钻孔法研究综采放顶煤工作面顶板移动规律，一定要预先将钻孔的封孔器和管路并入抽放系统，以防不测。同时综采放顶煤工作面，若遇到瓦斯特殊涌出地段，也应用相类似的方法，提前做好处理准备。
　　(7)综采放顶煤工作采空区内的“三带”划分和“三带”管理，重点是防止“三带”中的“自燃带”自燃后，引燃综采放顶煤工作面上偶角瓦斯，进而造成综采放顶煤工作面着火。另外，因故不能连续生产而需停产的综采放顶煤工作面，可使用阳泉新鑫科技研究所研制的技术，在综采放顶煤工作面支架后，靠近采空区以里1～2 m范围内，沿综采放顶煤工作面倾向，做一道完整的高分子聚合物挡墙。既阻止采空区内瓦斯向外涌出，又稀释和降低采空区内氧气浓度，同时阻止综采放顶煤工作面新鲜风流侵入，及早形成“窒息带”。此方法在阳泉二处多营煤矿使用，效果见表1。

表1　使用挡墙前后瓦斯涌出对比　%