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系統(tǒng)狀況,很容易確定隱患點(火源點)的準確位置及火勢狀況。
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,是對丟煤情況進行分析,對漏風情況進行考察,并綜合考慮CO等指標氣體出現(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,在掘進和回采的全過程中,要隨時將丟煤標在采掘工程平面上(稱之為“丟煤示意圖”),作為分析火源的基礎(chǔ)資料。圖中要詳細標注丟煤塊段的準確位置和范圍大小,以及丟煤的厚度和丟煤數(shù)量等。
掘進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頂煤皮而丟煤,正常回采時也會有一定數(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,漏風很少到達,這些地點的漏風風流中的氧含量很低,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;當斷層丟煤帶遠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)耐暾裕袝r采用留護頂煤皮的方法回采。工作面推過以后,護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??;放頂煤開采過程中,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離易燃矩形帶的采空區(qū)深部,一般不會造成煤炭自燃。