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长期以来,煤层自燃火灾危及人员生命,烧毁设备及有用资源,严重地危害着矿井安全与正常持续生产,早已成为煤炭行业广为关注并力图治理的主要灾害之一。同时煤层自燃发火也是世界性难题。我国的煤炭自燃火灾十分严重,大约有56%存在自然发火危险,国有煤矿72.86%存在煤层自燃发火的危险,且随着厚煤层综采放顶煤技术的推广,以往不易着火的矿井,也频繁出现自燃火灾。据2002年统计,国有煤矿全年自燃发火548次,至年底仍残存火区255处,冻结煤量4000多万吨,直接和间接经济损失超过200亿元,而且经常引发矿井瓦斯爆炸,造成巨大的经济损失、人员伤亡和环境污染。因此,不论从环境保护还是从可持续发展与安全的意义上来说,矿井的防灭火都是采矿过程中必须解决的问题,更是制约厚煤层开采工艺发展的因素之一。近20年来,为消除煤炭自燃火灾的发生,尤其是综采放顶煤工作面的防灭火工作,世界各相关研究机构均对其产生的机理及防灭火方法进行着深入地研究,以期开发出更为可靠的预测预报及防灭火方法,防患于未然,最大限度地消除其危害。
关于高瓦斯矿井的防灭火工作,国内外许多专家和学者进行了广泛的研究,并取得了很多成果,也为煤矿企业带来了巨大效益。但随着厚煤层综采放顶煤技术的应用,有些防灭火措施在实际操作过程中,尤其是在高瓦斯综放工作面应用时,效果不是很明显,仍时有发火封闭工作面现象产生。
龙煤集团鹤岗分公司兴安煤矿综采二队,回采四水平11层中部区,该区走向长度1350米,煤层厚度7.1米,属于I类易发火煤层,最短发火期为42天,采用综采放顶煤技术开采。虽然采取了一系列的防灭火措施,但仍在回采17个月、走向采出930米后,发现一氧化碳超标,采空区内出现明火,被迫于06年12月10日封面灭火。封面以后,该队采取了综合防灭火措施,仅20天各种气体指标达到了启封标准,工作面于12月30日启封,至今火区没有复燃。通过对综采二队开采高瓦斯、临近火区、存在多元漏风下的易发火煤层长走向综放工作面,综合防治灭火研究实践证明,采取切实、有效的综合防治火技术是防治综采(综放)工作面发火关键。
本文以兴安煤矿超长综放面煤层自燃的实际情况为对象,以目前国内外煤炭自然发火起因和机理研究水平为基础,对综放面自燃火灾防治技术进行研究。首先,介绍了煤层自燃的普遍性和对煤矿生产的危害;介绍了国内外高瓦斯矿井的防灭火工作研究现状和高瓦斯综放工作面消防火技术研究动向及进展;针对煤层自燃火灾防治中存在的多个难题,提出了本文的主要研究内容。其次,研究了煤层自燃的起因,分别介绍了煤的自燃学说和煤自燃的根本原因;研究了煤层自燃的各种影响因素,煤层自燃的特点和规律,为在煤层自燃巷道中进行防灭火试验研究提供理论基础。最后,利用自燃火灾综合防治技术对兴安煤矿综放面煤层自燃火灾进行成功的治理,对尽快消除了自燃火灾,恢复工作面的安全生产发挥了重要的作用。该论文的研究对同类型煤矿的防灭火有一定的借鉴和指导意义。