綜采放頂煤工藝的應(yīng)用為陽泉煤業(yè)集團五礦開采15#煤達到高產(chǎn)高效找到了新途徑。然而由于綜采設(shè)備的龐大笨重,安裝與拆除所需的時間長,尤其支架的拆除,從做拉架道至拆完支架至少需要1個月。而陽泉五礦煤層屬Ⅰ級自然發(fā)火煤層,發(fā)火期最短只有10d,從而在工作面拆除時,采空區(qū)與支架頂部的浮煤極易自然發(fā)火。這些部位發(fā)火又很難找到發(fā)火點位置及采相應(yīng)措施,從而一直困擾著工作面的正常拆除。因此有必要對綜放工作面拆除期間自然發(fā)火源因進行分析,以采取相應(yīng)的措施。
1 礦井概述
陽泉煤業(yè)集團五礦屬高瓦斯礦井,瓦斯相對涌出量為59.95m3/t。礦井設(shè)計采用分區(qū)式通風(fēng),由于該礦地質(zhì)條件差,目前只有西北翼生產(chǎn),利用主斜井、副立井、排矸井、南風(fēng)井進風(fēng),雙井筒回風(fēng),桑溝主要通風(fēng)機擔(dān)負全礦井的通風(fēng)任務(wù)。目前全礦只有2個綜采隊,3個掘進隊,3個開拓隊,全礦井的入風(fēng)量為10 630 m3/min,回風(fēng)量為10 731 m3/min,負壓為3 480 Pa。五礦主采15#煤層,平均厚度為7m,傾角為3°~10°,平均為6°,煤層軟硬程度不一,最軟的成粉粒狀,大部分呈中硬性,節(jié)理層理發(fā)育,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,煤層含2~3層夾矸,主矸石層分布在煤層中上部0.7m,以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主,煤巖類型以光亮型為主,煤層易破碎,破碎后多成塊狀,孔隙較多,呈現(xiàn)表面積較大。
2 自然發(fā)火狀況
五礦15#煤層屬Ⅰ級自然發(fā)火煤層,最短發(fā)火期為10d,自投產(chǎn)以來大部分工作面都發(fā)過火。掘進發(fā)火5次,回采發(fā)火29次,其中8110工作面在拆架期間就著火18次,在綜放面拆架期間發(fā)火尤為嚴重。特別是支架上方和采空區(qū)發(fā)火,很難找到發(fā)火點的位置,無法采取相應(yīng)的措施。最為嚴重的是8110工作面,從開始做拉架道機頭就發(fā)火至拆完架共發(fā)火18次。
3 綜放工作面拆架期間煤自燃的原因分析
通過對幾個工作面拆架期間煤層自燃的特征進行總結(jié)分析,綜放面拆架期間自燃的主要原因如下。
?。?)綜采面回采率低。放頂殘留大量浮煤混在頂板冒落下的矸石中,在支架后面又不容易被壓實,漏風(fēng)緩慢經(jīng)過,這樣為自然發(fā)火提供充足的氧氣,增大了煤與氧結(jié)合的機會。
?。?)拆架至封閉所需時間長。從做拉架至拆完支架至少需要1個月,在此期間支架不推進,采空區(qū)浮煤緩慢氧化,積聚的熱量又不能及時被風(fēng)帶走,煤體溫度逐漸升高,為自然發(fā)火提供了充足的條件。
?。?)采空區(qū)漏風(fēng)比較嚴重。拆架期間,通風(fēng)系統(tǒng)被破壞,采空區(qū)漏風(fēng)加大,風(fēng)量將從進風(fēng)隅角沿采空區(qū)流向回風(fēng)。從而在支架背后形成“三帶”:“散熱帶、氧化帶、窒息帶”,如圖1所示。“三帶”的范圍與工作面的風(fēng)量有相當(dāng)大的關(guān)系,風(fēng)量越大,漏風(fēng)越多,氧化帶的區(qū)域越寬,越易著火。
(4)煤質(zhì)松軟:浮煤中空隙較多,漏風(fēng)經(jīng)過采空區(qū)時空氣便進入這些空隙,使煤的表面與空氣中的氧進行緩慢氧化,生成熱量。這部分熱量又不易被風(fēng)流帶走。從而使熱量積聚,煤溫升高。當(dāng)超過臨界溫度后,煤溫上升急劇加速,最后導(dǎo)致煤層自燃。