0引言
哈尔乌素露天矿于2008年1月正式成立,地表境界南北宽7.03km,东西长9.59km,面积67.45km2,露天矿境界内可采原煤储量为1710.97Mt,煤层平均厚度为28.8m。其煤质为中灰、低硫、特低磷、高挥发分、中高发热量、灰熔点高的优质动力煤,设计生产能力为年产原煤20.00Mt。露天矿坑内非工作帮下部煤炭于2009年3月份开始自燃发火,严重威胁矿山日常安全生产工作。
1煤炭自燃的危害
1.1自然给露天矿带来边坡稳定问题,增加了日常边坡管理的难度。露天矿的北端帮由于煤的自燃,破坏了原设计的边坡角度,容易发生北端帮台阶塌方、滑坡事故。
1.2由于我矿属于深凹露天矿,煤炭自燃所产生的大量有毒、有害气体很难排出坑外,生产现场作业人员的身体健康受到一定伤害,污染了环境,影响了设备操作人员的视线。
1.3初步统计从2009年3月份至7月份纯燃烧掉的煤炭近1000吨,直接经济损失达50万元。由于煤炭的自燃,给矿山带来了巨大的经济损失。
2煤炭自燃的原因
煤层自燃又称煤层自然发火,是指在没有外来热源的情况下,由于煤自身氧化积热,使煤的温度升高而发生的燃烧现象。煤的氧化和自燃是基——链反应,即具有自燃倾向性的煤与空气接触,能吸附空气中的氧而在煤的表面生成不稳定的初级氧化物,使煤的化学活性增强,进而煤的氧化速度加快,氧化放热量加大,当热量不能及时散发时,煤温就会逐渐升高,当达到煤的着火点时(300-350℃),便开始自燃。
煤炭自燃的必要充分条件是:①有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态,堆积厚度一般要大于0.4m。②有较好的蓄热条件。③有适量的通风供氧。氧浓度>15%时,煤炭氧化方可较快进行。④上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可,前三个条件是煤炭自燃的必要条件,最后一个条件是充分条件。
3哈尔乌素露天矿煤炭自燃的防治
为了防止煤炭自燃,须控制煤与氧接触,并降低反应温度,这是煤矿防灭火技术中最基本也是最重要的原则。
3.1目前,哈尔乌素露天矿采用的灭火方法主要有注水降温法、强行采出法、土岩堆堵法和隔离法等。
3.1.1注水降温法利用露天矿现有100吨、40吨水车洒水灭火。对坑下各处进行监护,发现着火,立即注水降温灭火。然后用推土机、前装机及汽车联合作业,将浇灭的发火煤运至安全地点,进行彻底处理。水浇灭火,从经济角度讲,水浇灭火是经济和有效的,但它存在反作用。表现为:①水浇灭火只能灭掉表面火,不能把火彻底灭掉。②水把煤层燃烧的灰分、煤粉等冲刷掉,致使新煤面又暴露在空气中,改善了煤的供氧条件,成为新的发火点。③由于水的作用,产生了大量的水煤气(CO、H2、H2O等混合物),难以在较短时间内散发掉,使表面被灭掉的火又燃烧起来,这就是一个火点总是灭不熄的最直接原因。④水冲刷后,严重地破坏了非工作帮台阶的完整,同时水注入边坡内,降低了边坡的稳定性。故此方法只适用于坑下零星火点的防灭火工作。