潘一礦11317工作面自然發(fā)火綜合防治技術(shù)實(shí)踐

趙紹杰，楊 偉

（1.淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦，安徽 淮南 232001，2 勘探工程處潘一東項(xiàng)目部，安徽 淮南 232001）

潘一礦11317工作面自然發(fā)火綜合防治技術(shù)實(shí)踐

趙紹杰1，楊 偉2

（1.淮南礦業(yè)集團(tuán)潘一礦，安徽 淮南 232001，2 勘探工程處潘一東項(xiàng)目部，安徽 淮南 232001）

以潘一礦11317綜采工作面為研究對(duì)象，較為全面地分析了11317工作面初采時(shí)CO上升的原因，同時(shí)根據(jù)礦井實(shí)際情況，采取上隅角埋管灌漿、工作面鉆孔注漿及采空區(qū)注氮等切實(shí)有效的防治措施，以較小的投入達(dá)到了礦井防滅火的目的，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為嚴(yán)重自燃煤層綜采工作面防治自然發(fā)火提供了參考依據(jù)。

自然發(fā)火；鉆孔；綜合防治

DO I：10.3969/j.issn.1671-4733.2010.02.10

一 概述

11317工作面是潘一礦B組煤首采面，也是B組煤上保護(hù)層開(kāi)采面，位于該礦東一采區(qū)一水平，該面西鄰8-6煤上山，東鄰F5逆斷層，南北方均為7-1煤未采塊段，正上方為11318工作面；工作面標(biāo)高-444～-540m，煤層傾角平均23°，走向長(zhǎng)833m，傾斜寬200m，面積16.66×104m2，煤層平均厚2.3m，可采儲(chǔ)量38.8萬(wàn)t。煤層具有爆炸危險(xiǎn)性和自然發(fā)火性，爆炸指數(shù)37％～40％。

煤層瓦斯含量為6.73～9m3/t，采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，全部垮落法管理頂板，采用皮帶機(jī)順槽進(jìn)風(fēng)，軌道順槽回風(fēng)的U型通風(fēng)方式通風(fēng)；采用尾抽巷、上隅角埋管、底抽巷聯(lián)合抽采方式綜合治理該面瓦斯。

11317工作面于2007年11月5日進(jìn)行回采，配風(fēng)量1 806m3/min。2007年12月1日工作面上隅角抽采管內(nèi)出現(xiàn)CO，濃度為5ppm并呈上升趨勢(shì)，出現(xiàn)CO后經(jīng)過(guò)普查確認(rèn)自然發(fā)火點(diǎn)位于距皮帶機(jī)順槽115m液壓支架后上方的采空區(qū)，該處CO濃度由2007年12月2日的50ppm急劇上升到12月8日的160ppm，已經(jīng)嚴(yán)重影響到工作面的安全生產(chǎn)。

二 采空區(qū)CO成因分析

一是煤機(jī)與液壓支架不配套、工作面推進(jìn)速度緩慢，頂煤回采率低，采空區(qū)遺煤較多并呈破碎狀態(tài)堆積，為自燃發(fā)火提供了物質(zhì)條件。

二是7-1煤本身具有自燃傾向性，在常溫下有較強(qiáng)的氧化活性，由于礦井地溫較高，采空區(qū)遺煤在低溫下氧化放熱來(lái)不及散發(fā)，煤溫逐漸升高，產(chǎn)生一定量的CO，此時(shí)煤炭自燃過(guò)程由潛伏期轉(zhuǎn)為自熱期，采空區(qū)內(nèi)CO主要來(lái)源于地溫下的低溫氧化。

三是該面采用后退式回采、折返式通風(fēng)，使采空區(qū)形成小的并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)因該面為8煤的保護(hù)層工作面，瓦斯涌出量較大，為解決工作面瓦斯問(wèn)題，之前采取了進(jìn)一步加大配風(fēng)量、加強(qiáng)采空區(qū)抽采等措施，造成采空區(qū)漏風(fēng)增大，是造成采空區(qū)遺煤自燃的主要原因。

三 綜合防治措施

1 注漿抑制

打鉆注漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及發(fā)火點(diǎn)位置，在工作面距皮帶機(jī)順槽117m處做鉆場(chǎng)向液壓支架后采空區(qū)打鉆注漿，處理高溫點(diǎn)，鉆孔布置如圖1所示。

鉆孔采用ZY-650鉆機(jī)施工，孔徑為75mm，孔深14～40m之間，終孔位于煤層頂板上方10m，孔底間距7～10m，傾角+0°～+44°之間，孔內(nèi)全程下Φ38mm的鋼管，鉆孔參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 鉆孔施工參數(shù)表

圖1 11317工作面鉆孔布置圖

地面灌漿。利用現(xiàn)有的地面灌漿防滅火系統(tǒng)，用自動(dòng)配比給粒器按比例往地面灌漿池出漿口添加X(jué)K2-PR稠化劑，通過(guò)灌漿管路運(yùn)送到井下用漿地點(diǎn)，再壓注到火區(qū)。

2 采空區(qū)注氮

利用地面KYZD-800篩式注氮機(jī)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行連續(xù)性注氮，注氮量為64m3/min，以降低采空區(qū)氧含量，增加采空區(qū)內(nèi)部壓力減少向采空區(qū)漏風(fēng)量。

以往的埋管注氮方法是沿工作面進(jìn)風(fēng)順槽巷道下幫鋪一根注氮管路，管路上每隔一定距離留一個(gè)三通作為氮?dú)忉尫趴?，氮?dú)忉尫趴谠诼袢氩煽諈^(qū)之前打開(kāi)，以備注氮。這種注氮方法簡(jiǎn)單易行，但無(wú)法對(duì)管路上的氮?dú)忉尫趴谶M(jìn)行控制。注氮量只能按埋入采空區(qū)內(nèi)的各釋放口的阻力大小自由分配，而不能集中注入到所需惰化的隱患位置。因此在該面回采前，礦在使用埋管注氮工藝時(shí)，對(duì)氮?dú)忉尫趴诘目刂谱髁搜芯浚_定了“主管-分支管路注氮埋管”注氮工藝，即注氮支管預(yù)先由進(jìn)風(fēng)順槽埋入采空區(qū)，前端接連0.5m左右的堵頭花管，花管斜向上指向采空區(qū)，并用木垛加以保護(hù)，以免堵塞注氮口。每個(gè)氮?dú)忉尫趴诰c一根注氮支管連接，氮?dú)忉尫趴谶M(jìn)入采空區(qū)窒息帶不需注氮時(shí)，切斷該支管與注氮主管路的聯(lián)系。每個(gè)注氮支管與主管路之間用三通連接，若要考察每個(gè)支管的注氮量，還應(yīng)安裝流量計(jì)。當(dāng)工作面推過(guò)30m（即氮?dú)忉尫趴陂g距），埋入下一個(gè)注氮釋放口及支管，以此類(lèi)推，其注氮管路布置如圖2所示。當(dāng)一個(gè)氮?dú)忉尫趴谶M(jìn)入窒息帶停止注氮時(shí)，其外部與主管路連接處的三通、控制閥、流量計(jì)及一段主管可回收。

3 減少工作面風(fēng)量

11317綜采工作面風(fēng)量是以正?；夭善陂g瓦斯涌出量配給的，而防火需風(fēng)量與防瓦斯需風(fēng)量的要求正好相反，風(fēng)量過(guò)大會(huì)使采空區(qū)漏風(fēng)增大，影響采空區(qū)窒息及注氮效果，通過(guò)對(duì)CO變化情況的觀測(cè)最終將工作面的風(fēng)量降為820m3/min。

4 停止抽采瓦斯

為避免抽采負(fù)壓對(duì)煤層和采空區(qū)的影響，減少采空區(qū)的漏風(fēng)供氧，造成遺煤氧化生熱，對(duì)11317工作面的抽采系統(tǒng)進(jìn)行停抽，處理自然發(fā)火隱患。

圖2 主管—分支管路注氮管路布置示意圖

四 結(jié)論

通過(guò)采取綜合防滅火措施。CO濃度明顯下降，如圖3所示。自然發(fā)火隱患得到消除，該面可繼續(xù)安全生產(chǎn)，避免了對(duì)工作面的封閉，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了國(guó)家的煤炭資源。

圖3 11317工作面CO變化曲線圖

采用鉆孔注漿能夠確保漿液直達(dá)高溫點(diǎn)，避免了以往插管因難以達(dá)到高溫點(diǎn)而影響漿液降溫隔絕效果。

依靠礦井已有系統(tǒng)，達(dá)到高效、安全、經(jīng)濟(jì)防滅火的目的。以往使用的化學(xué)滅火材料一般昂貴且具毒性，對(duì)工作人員安全防護(hù)要求高，使用量大時(shí)會(huì)出現(xiàn)熏人事故。

防治自然發(fā)火工作貫穿于生產(chǎn)全過(guò)程，礦井防火方面必須做到：預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確、措施及時(shí)有效、綜合治理，全力保障。

［1］李舒伶，任志玲.采場(chǎng)自然發(fā)火預(yù)測(cè)理論研究［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社.1998.

［2］許滿貴，徐精彩，文虎，等.煤礦內(nèi)因火災(zāi)防治技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.西安科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，21（1）：4-8.

［3］管海燕，馮亨特倫.中國(guó)北方地區(qū)煤層自燃環(huán)境調(diào)查與研究［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社.1998.

［4］張國(guó)樞.通風(fēng)安全學(xué)［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.

TD75+2

B

1671-4733（2010）02-0037-02

2010-06-05

趙紹杰（1982-），男，湖南張家界人，助理工程師，從事煤礦瓦斯治理工作，電話：13515541526。