1概述
綜采放頂煤開采，防治煤炭自然發(fā)火是采用這一工藝能否成功的關(guān)鍵。國內(nèi)已有不少礦井綜放工作面發(fā)生不同程度的火災(zāi)，不僅造成大量煤炭資源的浪費，而且造成巨大的經(jīng)濟(jì)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(fā)火作為重點工作。先后去河南、山東等局礦考察、調(diào)研，綜合我礦實際，制訂了一系列有效地防治煤炭自然發(fā)火的措施。
2工作面概況
三河尖礦7131工作面位于東翼采區(qū)，走向長度522m，傾斜長98m，煤層傾角4～16°，平均5°，煤厚9.6m?？刹蓛α?8.22Mt，瓦斯含量0.048～0.082mL/g，煤塵爆炸指數(shù)45%，煤層有自燃傾向性，發(fā)火期2～3個月。地溫較高，平均空氣溫度31～33℃，煤質(zhì)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(jié)束。
3采空區(qū)煤炭自然發(fā)火過程及CO來源分析
3.1采空區(qū)煤炭自然發(fā)火過程
該面自1993年11月10日試采后，11月20日在回風(fēng)流中出現(xiàn)CO氣體，風(fēng)流中溫度明顯增高，回風(fēng)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(fēng)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(qū)CO濃度情況及其它參數(shù)，設(shè)置了測點進(jìn)行測定。
3.2采空區(qū)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(qiáng)的氧化活性；有連續(xù)的供氧條件；熱量易于積聚。我礦地溫較高，采空區(qū)遺煤在低溫下氧化放熱來不及散發(fā)，煤溫逐漸升高，產(chǎn)生一定量的CO，瓦斯和二氧化碳也隨之增加；根據(jù)1993年12月份及1994年以來的測定結(jié)果，CO的出現(xiàn)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(dá)到激烈增溫階段，采空區(qū)內(nèi)CO主要來源于煤的低溫氧化。
7131工作面通風(fēng)系統(tǒng)采用后退式回采、折返式通風(fēng)，使采空區(qū)形成小的并聯(lián)通風(fēng)；采用全部垮落法控頂，一次采全高，使采空區(qū)形成并聯(lián)漏風(fēng)，是造成采空區(qū)遺煤自燃的主要原因。根據(jù)觀測結(jié)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(qū)20m范圍內(nèi)為氧化散熱帶，O2濃度大于18%；20～100m范圍內(nèi)為可能自燃帶，O2濃度小于18%；大于100m范圍內(nèi)為窒息帶，O2濃度小于10%。在開切眼至采空區(qū)20m內(nèi)，由于漏風(fēng)強(qiáng)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(qū)延伸100m范圍內(nèi)，由于冒落的巖石被逐漸壓實，風(fēng)阻增大，漏風(fēng)強(qiáng)度減弱，風(fēng)流呈層流狀態(tài)流動，遺煤氧化生熱，熱量積聚上升，導(dǎo)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(fēng)壓差而從上隅角流出至回風(fēng)巷。從開切眼向采空區(qū)方向100m以后，由于O2濃度降至10%以下，遺煤不可能自燃。
