煤矿员工都知道,采用综采放顶煤开采所用的液压支架与普通综合机械化采煤所用液压支架相比较具有吨位大、架身长的特点;并在拆装工作面设备时,综放工作面要比普通综采工作面设备多、所用的时间也比较长;又由于综采放顶煤开采的工作面停采前顶煤不放,采空区遗煤多,漏风畅通,极易造成在工作面撤架期间采空区自然发火。
综放面停采撤架期间自燃发火是一个多种因素综合作用的结果,除了煤层自身具有自燃特性外,还与以下主要因素有关。
(1)通风系统的稳定性。由于在末采期间距离停采线一段距离不放顶煤,导致支架壁后以及顶部布满松散煤体,使得漏风规律复杂。当工作面支架开始撤除时,支架顶部煤体随之冒落,缩小了原有的通风断面,导致局部阻力增加,迫使工作面的进风流向采空区深部扩散,增大了工作面下半部采空区的漏风宽度。这些都影响了通风系统的稳定性。通风系统不稳定,风量的变化,对自然发火影响是非常大的。工作面风流与采空区漏风风流是并联的关系。二者的风流共同增大或者减小。当采空区漏风增大,即为采空区遗煤氧化创造条件。同理,采空区漏风减少,为采空区遗煤创造良好的蓄热环境。因此,工作面风量变化的过程,也就是采空区浮煤氧化、蓄热温升的过程,将大幅缩短自然发火期,极易造成自然发火。
(2)采空区遗煤。终采线处煤壁和附近上下“两道”的煤壁,由于停采期间其上方矿压显现强烈,支护较困难,所以易被压酥、压裂,造成漏气供氧,导致暴露的煤体发生氧化反应易出现高温。在停采撤架前,工作面回采过程中,两道顶煤无法放出。故其与上下巷道形成漏风通道,而且“两道”顶煤已经过长时间氧化蓄热升温,更易发生自燃,这些遗煤为自然发火提供了丰富的物质基础。因此,处于氧化带内的“两道”区域是停采撤架期间自燃防治的重点区域。
(3)停采线支架上部的破碎煤体。工作面停采时,由于支架不再移动,支架上方煤体承受巨大的集中应力作用,使得煤体形成裂隙,成为固定的、良好的漏风氧化通道,支架上部顶煤在停采期间蓄热环境和氧气供给相对更好,导致煤炭自然发火的可能性大大提高,所以停采线支架上方的破碎煤体比采空区遗煤更易氧化自燃。
(4)金属网上煤炭。工作面推进到距离停采线m处时,为停采撤架做准备而铺设金属网,这时冒落在金属网上的顶煤不能被放出,因此在支架后方采空区内留有一条破碎带,长度和工作面长度相当,宽度大约在15~20m,此条破碎煤带即为工作面停采后的网上煤炭。工作面停采后,由于网上煤炭所处位置具备自燃的充分必要条件,即:持续通风供氧、良好的蓄热环境和足够的氧化时间等条件,所以该部分煤体易自燃。国内有多次此类自燃事故发生。
(5)撤架周期长。在综放开采中,由于综放支架吨位大,设备多,撤除工作复杂,需要多个工种相互配合,才能完成,导致撤出周期长与普通支架的撤出工作。若撤架期超过了自然发火期,则极易导致综放面回风隅角、局部支架等处CO浓度超限,给工作面撤架和防灭火都将带来很大困难。
(6)采空区氧化带与窒息带交界处。在撤架期间,与正常开采期间氧化带的遗煤相比,处于采空区氧化带与窒息带交界处的遗煤,发火条件更加优越,煤体的氧化时间大大延长,煤体温度相对较高,更加容易发生自燃。
徐州吉安研发的普瑞特矿用防灭火专用液(JTF-I)集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体,特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。一方面,水浆生成泡沫之后,缓慢形成凝胶,能把大量的水固结在凝胶体内,避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点,大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率;另一方面,形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖,且能固结90%以上水分并形成凝胶层,防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气,灭火时能长久地吸热降温,防止火区复燃。
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