浅谈高瓦斯矿井采空区瓦斯与自燃发火防控技术研究

引言

高瓦斯矿井采空区的瓦斯与自燃发火防控工作一直是矿井安全管理的重要课题。随着煤矿深度和规模的增加，瓦斯等有害气体的排放不可避免地增加，导致了采空区内高浓度的瓦斯积聚。传统的瓦斯与自燃发火防控技术在应用中存在着不足，并通过提出新的瓦斯与自燃发火防控技术方案证实在防控效果和安全性方面具有优势。

1. 瓦斯与自燃发火防控技术的重要性和研究背景

在煤矿行业中，采空区的瓦斯与自燃发火防控工作至关重要。随着国家对安全问题零容忍态度的不断深入，煤炭绿色开采成为一种必然的选择，提高经济效益和社会效益，全面安全是煤矿开采的必然趋势。避免导致自燃与瓦斯灾害两种安全隐患的顾此失彼的失衡，研究“自燃与瓦斯灾害耦合”问题成为关键。采空区自燃发火与瓦斯灾害协同防治就是降低事故危险的必然。

工作面采空区是与工作面息息相关的场域灾害源，其中包括“遗煤氧化自燃”和“瓦斯涌出引发爆炸或燃烧”等重大灾害隐患。研究解决采空区瓦斯与自燃发火灾害耦合机理和制约互动一般规律的问题，确定瓦斯与火灾协同防治技术，客观上必然要从两灾害相互制约和协同控制方面有所突破，使之研究更加深入。

2. 传统瓦斯与自燃发火防控技术综述

2.1 传统的瓦斯与自燃发火防控技术概述

目前常用的瓦斯与自燃发火防控技术：预防技术，包括瓦斯抽采、送风通风、湿式压风等手段，旨在控制和减少采空区内瓦斯积聚的程度；监测技术，主要包括瓦斯浓度监测、温度监测、火焰监测等，用于实时监测采空区内火灾风险；

灭火技术，包括气体灭火、泡沫灭火、水喷雾灭火等手段，用于扑灭采空区发生的火灾；封闭技术，通过建设密闭或半密闭的工作面，阻止火灾蔓延至采空区。

2.2 传统瓦斯与自燃发火防控技术的应用分析

传统预防技术广泛使用，能有效控制瓦斯积聚，但仍需改进其抽采和通风效果，以确保采空区内瓦斯浓度的控制；监测技术在及时发现火灾风险方面具有重要作用，但高瓦斯环境下的传感器性能和稳定性仍待提升；灭火技术多样化，但选用合适的灭火剂和喷洒方式仍需研究和实践，考虑可能出现的瓦斯爆炸产生强大压力和冲击力，封闭技术虽能阻止火势蔓延，但其施工和维护管理操作复杂，且成本较高。

由于矿井深度和规模的增加，瓦斯等有害气体排放量持续增加，采空区内可能积聚大量瓦斯。如果采空区发生火灾，将造成严重的安全事故隐患。然而传统的自燃发火防控技术在采空区应用存在不足，如对高浓度瓦斯的监测、有效灭火手段的选择和防灭火设备的设计等方面仍有待改进。因此，本研究在对现有技术进行综述和分析，明确不足，提出新的瓦斯与自燃发火防控技术方案，提升矿井安全水平。

3. 新的瓦斯与自燃发火防控技术方案

3.1 高瓦斯矿井采空区瓦斯与自燃发火防控技术方案

首先运用封闭耗氧方法开展煤自燃氧化特征的实验研究。从理论上认识开采煤柱压酥内裂隙带煤自燃机理、瓦斯解吸，及其防治技术。同时弄清和了解采空区“自燃与瓦斯灾害耦合”的问题本质内在的基本规律，找出二者的互动变化关系，使工程技术人员具有高端认知水平。利用支持软件提供方案设计指导和技术分析平台。仿真在非稳定条件下采空区灾害发生过程，寻找能够避免失衡控制因素和预防途径。给出对开采的瓦斯和自然发火灾害的关系。确定控制瓦斯和自燃的灾害的合理灾害治理技术参数：确定煤柱开采合理工作面通风量、采空区瓦斯抽放量、导流排放量及位置，确定合理注氮量。此技术方案具备实时性强、精准度高的特点，能够有效避免瓦斯积聚导致的火灾风险，提高矿井安全性和灭火效果。同时，该方案还能适应采空区复杂变化的环境，为矿山行业的防灭火工作带来创新突破。

3.2 新方案相较于传统技术的优势和可行性

①采煤工作面煤自燃规律及防灭火技术研究可提高煤矿安全生产水平，减少事故危害，合理的注氮流量和瓦斯抽采量，可减少安全工程成本。

②研究煤柱压酥裂隙带空隙特征与自燃机理，找出利用现场实际观测获得理论模型基础参数的技术途径和方案，创新采空区安全理论，提高经济价值，助推煤炭工业的高质量发展。

③建立采空区瓦斯与自然发火耦合规律的场流安全理论体系。从安全理论层面上认识瓦斯与自燃灾害耦合的一般规律，提出高瓦斯矿井采空区瓦斯与自燃灾害互相作用和存在内在联系的安全理念。

④ 防灾参数优化，投入费用减少，提高经济效益，减少工程成本投入。

4. 结束语

本论文以高瓦斯矿井采空区瓦斯与自燃发火防控技术为研究对象，综述了传统的瓦斯与自燃发火防控技术，并分析了其存在的不足，提出新的瓦斯与自燃发火防控技术方案，通过确定灾害的治理技术参数，确定开采工作面合理的供风量、采空区瓦斯抽放量，确定合理注氮量等。在保证高瓦斯矿井采空区瓦斯与自燃发火防控管理方面具有实际应用价值。

参考文献

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作者信息：姓名（林佳佳），性别（男），出生年月（1986年9 月21 日），民族（汉），籍贯，学历（本科），职称（工程师），研究方向：（矿井灾害防治）