1概述
綜采放頂煤開采,防治煤炭自然發火是采用這一工藝能否成功的關鍵。國內已有不少礦井綜放工作面發生不同程度的火災,不僅造成大量煤炭資源的浪費,而且造成巨大的經濟損失。為此,三河尖礦第一個綜放面7131工作面把防治工作面煤炭自然發火作為重點工作。先后去河南、山東等局礦考察、調研,綜合我礦實際,制訂了一系列有效地防治煤炭自然發火的措施。
2工作面概況
三河尖礦7131工作面位于東翼采區,走向長度522m,傾斜長98m,煤層傾角4~16°,平均5°,煤厚9.6m。可采儲量48.22Mt,瓦斯含量0.048~0.082mL/g,煤塵爆炸指數45%,煤層有自燃傾向性,發火期2~3個月。地溫較高,平均空氣溫度31~33℃,煤質較硬,f=2~3。采用綜采傾斜長壁低位放頂煤采煤法,工作面共安裝68架支架,上下出口端頭支架不放煤。該面于1993年11月10日試采,于1994年5月回采結束。
3采空區煤炭自然發火過程及CO來源分析
3.1采空區煤炭自然發火過程
該面自1993年11月10日試采后,11月20日在回風流中出現CO氣體,風流中溫度明顯增高,回風流中CO濃度(8~10)×10-6,溫度29℃,上隅角CO濃度(60~80)×10-6,溫度31~32℃。至1993年12月份,回風流中CO濃度(8~10)×10-6,上隅角CO濃度(100~120)×10-6,溫度32.5℃。為了摸清采空區CO濃度情況及其它參數,設置了測點進行測定。
3.2采空區CO來源分析
煤炭自燃有三個條件:煤層本身具有自燃傾向性,即在常溫下有較強的氧化活性;有連續的供氧條件;熱量易于積聚。我礦地溫較高,采空區遺煤在低溫下氧化放熱來不及散發,煤溫逐漸升高,產生一定量的CO,瓦斯和二氧化碳也隨之增加;根據1993年12月份及1994年以來的測定結果,CO的出現沒有很大的變化,這是由于采取了措施后,煤炭自燃過程僅由潛伏期至自熱期,未能達到激烈增溫階段,采空區內CO主要來源于煤的低溫氧化。
7131工作面通風系統采用后退式回采、折返式通風,使采空區形成小的并聯通風;采用全部垮落法控頂,一次采全高,使采空區形成并聯漏風,是造成采空區遺煤自燃的主要原因。根據觀測結果,基本確定了該面煤炭自燃的“三帶”范圍:即在開切眼向采空區20m范圍內為氧化散熱帶,O2濃度大于18%;20~100m范圍內為可能自燃帶,O2濃度小于18%;大于100m范圍內為窒息帶,O2濃度小于10%。在開切眼至采空區20m內,由于漏風強度大,無聚熱條件,因而不能自燃,而在工作面開切眼向采空區延伸100m范圍內,由于冒落的巖石被逐漸壓實,風阻增大,漏風強度減弱,風流呈層流狀態流動,遺煤氧化生熱,熱量積聚上升,導致煤炭自燃最明顯變化的是CO濃度逐漸增加,而O2的濃度逐漸降低,生成的CO因漏風壓差而從上隅角流出至回風巷。從開切眼向采空區方向100m以后,由于O2濃度降至10%以下,遺煤不可能自燃。
