1 問(wèn)題的提出
煤層自燃火災(zāi)是礦井主要災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅著煤礦人員安全以及造成重大經(jīng)濟(jì)損失。全國(guó)煤礦中有56%的礦井存在煤層自然發(fā)火的危險(xiǎn)，在已開(kāi)采過(guò)的220個(gè)綜放工作面中發(fā)生了182次自燃火災(zāi)事故。煤層自燃火災(zāi)成為制約高產(chǎn)高效礦井安全生產(chǎn)與發(fā)展的主要因素之一。
2 綜放采空區(qū)煤層自燃火災(zāi)特點(diǎn)
綜放工作面采用后退式開(kāi)采，“U”型通風(fēng)方式，實(shí)行無(wú)煤柱開(kāi)采，采場(chǎng)進(jìn)風(fēng)巷及采空區(qū)與鄰近采空區(qū)(已封閉)連成一片，構(gòu)成比較復(fù)雜的漏風(fēng)型式，采場(chǎng)的內(nèi)部漏風(fēng)與煤炭自燃有著密切的聯(lián)系，直接影響著采空區(qū)氧化“三帶”的分布，具體表現(xiàn)如下：
2.1 大多數(shù)煤層都具有自燃傾向性，且由于綜放工作面的單產(chǎn)高，走向長(zhǎng)度較大，有的工作面目前已超過(guò)2000m，工作面回采時(shí)間均超過(guò)煤層的最短自燃發(fā)火期，煤體在空氣中的暴露時(shí)間較長(zhǎng)。
2.2 綜放開(kāi)采時(shí)，采空區(qū)丟煤比較多，這些浮煤呈破碎狀態(tài)，為采空區(qū)自燃火災(zāi)的發(fā)生提供了條件。
2.3 自燃火災(zāi)大都發(fā)生在距暴露面一定深度的中部，這里漏風(fēng)強(qiáng)度適中，風(fēng)速慢，氧氣濃度適宜，易滿(mǎn)足煤的自燃條件而形成自燃高溫點(diǎn)，且采空區(qū)遺煤的氧化帶與自燃帶一般在工作面的30m之后。
2.4 綜放開(kāi)采工作面兩端頭的頂煤難以回收，兩端頭丟失的頂煤冒落后堆積。在沒(méi)有相鄰界采、空區(qū)時(shí)，綜放面的漏風(fēng)為采空區(qū)的小并聯(lián)漏風(fēng)。綜放工作面兩端頭是采空區(qū)漏風(fēng)的源與匯，這兩處的漏風(fēng)均比較大。
2.5 綜放面本面順槽、切眼、停采線(xiàn)自燃危險(xiǎn)性較大。綜采工作面巷道沿煤層底板掘進(jìn)，通常頂部留有幾米厚(一般大于3m)的頂煤，在掘進(jìn)動(dòng)壓及相鄰采煤工作面回采動(dòng)壓影響下，頂煤受壓而破碎、離層，區(qū)段煤柱也被壓酥，在掘進(jìn)過(guò)程中，還經(jīng)常出現(xiàn)頂煤冒落，支護(hù)后，在棚網(wǎng)上堆積了一定量的松散浮煤。
3 當(dāng)前主要采用的防滅火技術(shù)及評(píng)述
隨著煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，煤層自燃火災(zāi)治理技術(shù)取得了顯著的成績(jī)。目前國(guó)內(nèi)外防滅火技術(shù)主要常采用預(yù)防性灌漿技術(shù)、阻化劑技術(shù)、注水技術(shù)、惰性氣體技術(shù)等，在某些條件下也采用堵漏技術(shù)、凝膠技術(shù)等。
在20世紀(jì)50年代，灌漿技術(shù)成為我國(guó)煤礦防滅火手技術(shù)的主要手段，并且一直沿用到今天。所謂的預(yù)防性灌漿技術(shù)就是指將水和灌漿材料按適當(dāng)?shù)谋壤旌希渲瞥梢欢舛鹊臐{液，經(jīng)過(guò)鋪設(shè)的輸漿管路利用自然壓差或泥漿泵送到可能發(fā)生煤炭自燃的區(qū)域，以防止自然火災(zāi)的發(fā)生。阻化劑技術(shù)在美國(guó)、波蘭、前蘇聯(lián)等國(guó)家得到了較好的應(yīng)用；近些年來(lái)，阻化劑技術(shù)在我國(guó)也得到推廣應(yīng)用。該技術(shù)主要是讓水溶液附著在易被氧化的煤體表面，惰化煤體表面的活性結(jié)構(gòu)，阻止煤與氧氣的接觸的作用。近年來(lái)，凝膠技術(shù)在我國(guó)得到較廣泛應(yīng)用。凝膠分為無(wú)機(jī)凝膠和高分子凝膠兩大類(lèi)，其防滅火機(jī)理是凝膠通過(guò)鉆孔或煤體裂隙進(jìn)入高溫區(qū)，其中一部分未成膠時(shí)在高溫下水分迅速汽化，快速降低煤表面溫度，殘余固體形成隔離層，阻礙煤氧接觸而進(jìn)一步氧化自燃；而流動(dòng)的部分混合液隨著煤體的溫度的升高，在不遠(yuǎn)處及煤體孔隙里形成膠體，包裹煤體，隔絕氧氣，使煤氧化、放熱反應(yīng)終止；干涸的膠體還可以降低原煤體的孔隙率，使得通過(guò)的空氣量大大減少，從而抑制復(fù)燃。
