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，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、南風井進風，雙井筒回風，桑溝主要通風機擔負全礦井的通風任務(wù)。目前全礦只有2個綜采隊，3個掘進隊，3個開拓隊，全礦井的入風量為10 630 m3/min，回風量為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)漏風比較嚴重。拆架期間，通風系統(tǒng)被破壞，采空區(qū)漏風加大，風量將從進風隅角沿采空區(qū)流向回風。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量有相當大的關(guān)系，風量越大，漏風越多，氧化帶的區(qū)域越寬，越易著火。
?。?）煤質(zhì)松軟：浮煤中空隙較多，漏風經(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流帶走。從而使熱量積聚，煤溫升高。當超過臨界溫度后，煤溫上升急劇加速，最后導致煤層自燃。
