摘要 從分析煤炭自燃的條件出發(fā),提出了火源點的分析原則,并應(yīng)用這些原則對興隆莊煤礦的煤炭自燃情況進(jìn)行了具體分析。
1 火源點分析的原則
只有具備一定的浮煤條件、漏風(fēng)條件、聚熱環(huán)境和持續(xù)時間,煤炭才會產(chǎn)生自然發(fā)火。所以,發(fā)現(xiàn)自然征兆后,也應(yīng)該從這4個條件出發(fā),對自然火源點或自然隱患的氧化高溫點進(jìn)行分析,弄清火源點(高溫點)的具體位置、火區(qū)的范圍以及所處的自然階段或火勢的大小。
對于發(fā)生在巷道高冒區(qū)等處的自燃隱患或自然發(fā)火,根據(jù)CO等指標(biāo)氣體出現(xiàn)的位置、濃度以及隱患點(火源點)附近的煤炭破碎狀況和近期通風(fēng)系統(tǒng)狀況,很容易確定隱患點(火源點)的準(zhǔn)確位置及火勢狀況。
對于發(fā)生在采空區(qū)中,特別是封閉采空區(qū)中或與之相鄰的煤柱中的自燃隱患和自然發(fā)火,則很難對其位置和范圍等作出準(zhǔn)確的判斷。這時,就需要根據(jù)火源點的分析原則,有步驟地對其進(jìn)行分析和判斷。
火源點的分析原則是根據(jù)煤炭自然的4個條件產(chǎn)生的,發(fā)現(xiàn)自然征兆后,首先應(yīng)根據(jù)煤層的自然傾向性,劃定可能自燃的煤層及其范圍,將不會發(fā)生自然的煤層或不會發(fā)生自燃的區(qū)域排除;然后,根據(jù)煤層被揭露的時間并考慮其自然發(fā)火期大小,找出自燃可能性大的煤層及其區(qū)域;最后,也是最關(guān)鍵的,是對丟煤情況進(jìn)行分析,對漏風(fēng)情況進(jìn)行考察,并綜合考慮CO等指標(biāo)氣體出現(xiàn)的位置和涌出量大小等因素,確定火源點(高溫點)的位置和范圍,并對火勢作出判斷。
2 丟煤分析
丟失的煤炭是自然發(fā)火的“物質(zhì)基礎(chǔ)”,即丟煤是引起自然的最基本條件,因此也是分析自燃火源點(高溫點)位置和范圍的最關(guān)健因素。所以,為了防滅火工作的需要,在掘進(jìn)和回采的全過程中,要隨時將丟煤標(biāo)在采掘工程平面上(稱之為“丟煤示意圖”),作為分析火源的基礎(chǔ)資料。圖中要詳細(xì)標(biāo)注丟煤塊段的準(zhǔn)確位置和范圍大小,以及丟煤的厚度和丟煤數(shù)量等。
掘進(jìn)和回采過程中都可能因斷層影響而造成丟煤,回采過程中可能因分層開采留護(hù)頂煤皮而丟煤,正?;夭蓵r也會有一定數(shù)量的丟煤。不同類型的丟煤對自然發(fā)火的影響程度是不一樣的,下面分別進(jìn)行分析。
2.1斷層造成的丟煤
如果工作面回采過程中遇到落差大于1m的斷層時,都將丟失一定數(shù)量的煤炭,形成一個丟煤帶。斷層丟煤帶在采空區(qū)中所處位置不同時,對煤炭自燃的影響是不一樣的。根據(jù)興隆莊煤礦的經(jīng)驗,在距工作面開切眼、停采線、運輸順槽和軌道順槽各30m范圍內(nèi)的采空區(qū)中(即距工作面四周30m范圍內(nèi)的采空區(qū)中),因為易于漏入新鮮空氣,所以容易發(fā)生煤炭自燃,可稱為易自燃帶。如果在易自燃帶中存在丟煤,則極易造成自然發(fā)火;而被易自燃帶包圍的采空區(qū)內(nèi)部,由于易于被冒落矸石壓實,漏風(fēng)很少到達(dá),這些地點的漏風(fēng)風(fēng)流中的氧含量很低,所以不易產(chǎn)生自然發(fā)火。因此,采空區(qū)深部的丟煤造成自然的可能性極小。處于采空區(qū)四周的易自燃帶可分別看作四個易自燃矩形帶,如圖1所示。
斷層丟煤帶大體分為5種情況(見圖1),一是與工作面運輸順槽或軌道順槽相交(正交或斜交,如圖中仯?,影蠑虜嚱誊O蚱渲械囊惶跛巢郟歡怯牘ぷ髏嬙平較虼筇逡恢慮銥拷惶跛巢郟ㄍ賈?),斷層丟煤帶有很長一段處于易燃矩形帶內(nèi);三是處于易燃矩形帶之外的工作面內(nèi)部采空區(qū)中(圖中?);四是與停采線相交(圖中?);五是基本處于易燃矩形帶之內(nèi)(圖中…)。由上面分析可知,當(dāng)斷層丟煤帶部分或全部處于易燃矩形帶中時,容易引起自然發(fā)火,所以仯?,?,?,…四種斷層丟煤帶容易造成煤炭自燃。特別是與停采線相交的斷層丟煤帶,如圖中的?和…,更容易引起自然發(fā)火;當(dāng)斷層丟煤帶遠(yuǎn)離易燃矩形帶而處于采空區(qū)的深部時,如斷層丟煤帶?,則一般不會引起自然發(fā)火。
2.2留護(hù)頂煤皮丟煤
采用傾斜分層下行垮落采煤法時,為了保持頂板或人工假頂?shù)耐暾?,有時采用留護(hù)頂煤皮的方法回采。工作面推過以后,護(hù)頂煤就冒落在采空區(qū)中,形成大量碎煤,對防止自然發(fā)火極為不利。與上面的分析相同,若留護(hù)頂燈皮造成的丟煤處于易燃矩形帶中,極易造成自然發(fā)火;若遠(yuǎn)離易燃矩形帶而處于采空區(qū)深部,則一般不會發(fā)生自燃。
2.3正?;夭蓵r的丟煤
工作面回采過程中,不可避免地要丟失一定數(shù)量的浮煤。分層開采時回采率比較高,丟失的浮煤又比較分散,且厚度較小,所以自然發(fā)火的危險性相對較?。环彭斆洪_采過程中,丟煤多而集中,其初采損失、終采損失和工作面兩端端頭損失,又恰恰處于易燃矩形帶之內(nèi),所以比較容易造成煤炭自燃。放頂煤開采的采放工藝損失中的大部分將處于遠(yuǎn)離易燃矩形帶的采空區(qū)深部,一般不會造成煤炭自燃。