特厚煤層綜放工作面回撤期間預(yù)防自然發(fā)火的技術(shù)應(yīng)用

李天軍 汪宇

（遼寧省鐵嶺市調(diào)兵山市鐵煤集團(tuán)大平礦，遼寧 鐵嶺 112700）

大平煤礦位于三臺(tái)子煤田西部，煤層厚度2.5～16.7m，屬特厚煤層。煤種為長(zhǎng)焰煤，具有自然傾向性，屬自燃煤層。采煤方法為綜采放頂煤方法。從2002年開采至今，每當(dāng)綜放工作面回撤時(shí)，采空區(qū)都會(huì)出現(xiàn)一氧化碳嚴(yán)重超限現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與摸索，加強(qiáng)了綜放工作面回撤期間預(yù)防自然發(fā)火技術(shù)的研究和探討，在預(yù)防綜放工作面回撤期間自然發(fā)火技術(shù)方面取得了較大進(jìn)步，效果顯著。

1 煤層概況

大平煤礦主采煤層是1#、2#煤層復(fù)合而成的單一復(fù)合煤層，屬于特厚煤層，采用綜采放頂煤開采方法。煤種為長(zhǎng)焰煤，具有自燃傾向性，屬Ⅱ級(jí)自然發(fā)火煤層，自然發(fā)火期為1～3個(gè)月。多年來(lái)，綜放工作面停采回撤期間一直存在自然發(fā)火隱患，S2N1段綜放工作面表現(xiàn)尤為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員不懈研究與探索，采取了一系列預(yù)防自然發(fā)火的有效措施，使綜放工作面回撤期間自然發(fā)火隱患得到了有效預(yù)防。

2 特厚煤層綜放工作面回撤期間自然發(fā)火原因分析

大平礦煤層具有自燃傾向性，且氧化速度較快。綜放開采采空區(qū)頂板冒落高度大，采空區(qū)淺部短時(shí)間內(nèi)不能及時(shí)壓實(shí)，造成采空區(qū)漏風(fēng)通路多，且漏風(fēng)量較大。工作面回采率較低，采空區(qū)內(nèi)遺煤較多，在動(dòng)力作用下呈破碎狀態(tài)堆積，使煤體具備漏風(fēng)通路和蓄熱環(huán)境。綜放工作面開采強(qiáng)度大，為處理瓦斯，工作面配風(fēng)量較大，導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)量較大，為煤炭自燃提供了充足的氧氣。工作面停采后，原工作面推進(jìn)速度與采空區(qū)氧化帶之間的抑制動(dòng)平衡被打破，造成氧化帶持續(xù)氧化升溫。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采空區(qū)氧化帶與自然帶一般在工作面的30m之后，但三臺(tái)子煤田屬極軟巖巖層，礦壓極大，工作面放頂后，頂板冒落跟進(jìn)較快，在礦壓作用下冒落物壓實(shí)充分，經(jīng)多年經(jīng)驗(yàn)分析，采空區(qū)內(nèi)煤炭氧化自燃起始位置距工作面8～10m左右，且此處供氧充足，極易產(chǎn)生煤碳自燃。工作面機(jī)頭、機(jī)尾端頭支架處不能放頂煤回收，使采空區(qū)內(nèi)遺煤大量堆積，成為自然發(fā)火隱患。由于綜放設(shè)備體型、重量、數(shù)量均大于其它機(jī)型，回撤難度較大，造成綜放工作面回撤時(shí)間較長(zhǎng)。

3 特厚煤層綜放工作面回撤期間預(yù)防自然發(fā)火的技術(shù)應(yīng)用

3.1 提高回采率

減少綜放工作面采空區(qū)的遺煤量。

采取有效措施提高綜放工作面放頂煤回收率，特別是綜放工作面停采前上網(wǎng)期間，必須放凈頂煤，采空區(qū)見巖石，巖石帶寬度為6-8米。此階段不必考慮矸石混入量，應(yīng)盡可能減少綜放工作面采空區(qū)的遺煤量，從而降低采空區(qū)自然發(fā)火的可能性。

3.2 噴漿封閉

對(duì)工作面上、下隅角回撤硐室和工作面架后全部噴漿封閉，減少采空區(qū)漏風(fēng)。

為防止由于停滯時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，采空區(qū)內(nèi)遺留的浮煤氧化自燃。上網(wǎng)完畢后對(duì)工作面上、下隅角用不燃性材料進(jìn)行徹底封堵，要求封堵上下隅角全斷面，防止和減少向采空區(qū)漏風(fēng)。

在工作面上、下隅角以及回撤硐室的頂板及兩幫和工作面架后露煤處全部噴漿封閉。要求噴漿要噴嚴(yán)噴實(shí)，不許留孔洞，減少采空區(qū)漏風(fēng)。

3.3 預(yù)防性灌漿

工作面停采后，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行預(yù)防性灌漿

在臨回撤前放頂煤時(shí)，在工作面每隔15m向采空區(qū)內(nèi)預(yù)埋設(shè)φ108mm、長(zhǎng)度為10m的注漿管，管的一端通向采空區(qū)，一端用膠管與注漿支管相連。注漿濃度按水：泥=3：1配比，地面防火水池儲(chǔ)水量不少于200m3。在工作面回撤期間根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性重點(diǎn)注漿。尤其是氧化地點(diǎn)較嚴(yán)重的工作面上、下隅角注漿。

還可在支架后部向采空區(qū)進(jìn)行插管注漿，使用φ25mm長(zhǎng)度為1.8m鐵管，每隔5米插入采空區(qū)，進(jìn)行全面注漿，在采空區(qū)周圍形成一個(gè)泥漿防護(hù)帶，防止煤炭自燃。

3.4 注氮滅火

利用氮?dú)獾闹舷⑿阅?，迅速降低注入去?nèi)的氧氣含量，抑制采空區(qū)遺煤的自燃，減少采空區(qū)漏風(fēng)，降低溫度。

根據(jù)采空區(qū)注氮?dú)夥阑饳C(jī)理，氮?dú)鈮喝氲交夭晒ぷ髅娌煽諈^(qū)中，相對(duì)降低采空區(qū)內(nèi)氧氣含量，使采空區(qū)內(nèi)氣體惰化，阻止煤炭的氧化；能使采空區(qū)形成正壓，減少或杜絕空氣進(jìn)入采空區(qū)；能降低采空區(qū)的氣體溫度和周圍介質(zhì)溫度。而且氮?dú)饧尤氲酵咚够旌蠚怏w中可使瓦斯爆炸下限提高，上限降低，氮?dú)饷吭黾?%時(shí)，爆炸下限即提高0.017%，上限下降0.54%。進(jìn)而消除瓦斯爆炸危險(xiǎn)；防止煤的自然發(fā)熱和自燃；降低燃燒強(qiáng)度。

利用地面安裝的移動(dòng)式膜分離制氮裝置，氮?dú)猱a(chǎn)量為1000m3/h。通過(guò)地面立孔至井下總排注氮管路，在南二北一綜放工作面的上、下隅角和整個(gè)工作面每隔30m向采空區(qū)埋設(shè)φ60mm長(zhǎng)度為10m注氮管，持續(xù)注氮?dú)狻Ｗ⒌康拇笮∫曋Ъ荛g一氧化碳濃度的高低和溫度的高低而定，對(duì)一氧化碳濃度高和溫度高的氧化激烈的地區(qū)加大注氮量，使氧化危險(xiǎn)區(qū)和全部惰化。為加速惰化，回撤初期可加大注氮量，隨后可根據(jù)取樣化驗(yàn)的分析結(jié)果，酌情予以減少。起到抑制氧化遺煤自燃的作用，同時(shí)還減少采空區(qū)的漏風(fēng)，降低溫度。

3.5 降低風(fēng)量

在放工作面停采后，在滿足安全的前提下，及時(shí)降低工作面風(fēng)量，以減少采空區(qū)漏風(fēng)。

工作面在鋪網(wǎng)期間開始根據(jù)采場(chǎng)瓦斯情況，逐漸減風(fēng)，在回撤期間，隨著瓦斯涌出量的遞減，在滿足安全的前提下，及時(shí)降低工作面風(fēng)量。南二北一綜放工作面正常生產(chǎn)時(shí)的供風(fēng)量是1630m3/min，到回撤結(jié)束時(shí)供風(fēng)量降到500m3/min，在回撤支架期間采場(chǎng)風(fēng)量穩(wěn)定在650～750m3/min之間。

3.6 保證回撤通路暢通，優(yōu)化回撤工藝和組織管理，提高回撤速度，縮短回撤時(shí)間。

提前做好回撤巷道的暢通工作，S2N1段綜放工作面在回撤前已經(jīng)將巷道變形嚴(yán)重的地段，進(jìn)行拉拉底和翻修，達(dá)到了回撤設(shè)備的要求。并合理組織回撤工藝。由運(yùn)順撤出采煤機(jī)運(yùn)順的變電列車、皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、采煤機(jī)。由回順撤出工作面前、后運(yùn)輸機(jī)，可以平行施工，一般20天內(nèi)可完成回撤任務(wù)，提高回撤速度，縮短回撤時(shí)間，防止采空區(qū)自燃發(fā)火。

3.7 加強(qiáng)預(yù)防自然發(fā)火安全監(jiān)測(cè)

回撤工作面設(shè)專職瓦檢員每天要對(duì)該采場(chǎng)進(jìn)行一次預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，檢測(cè)地點(diǎn)為采場(chǎng)后三角點(diǎn)、工作面、回風(fēng)流和局部異常架子空，并進(jìn)行取樣化驗(yàn)全分析。發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)進(jìn)行處理；瓦斯檢查員要每班帶CO檢定器、礦用紅外測(cè)溫儀、火棍，觀測(cè)儀器，隨時(shí)檢測(cè)CO、CO2、CH4、O2濃度和空氣溫度等情況。

利用礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在回順巷道口10～15米處設(shè)置一臺(tái)一氧化碳傳感器和一臺(tái)溫度傳感器，一氧化碳傳感器報(bào)警值為24PPM，計(jì)算機(jī)用紅色發(fā)出信息，隨時(shí)對(duì)巷道風(fēng)流中的一氧化碳和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)回風(fēng)流中一氧化碳濃度和溫度有異常情況時(shí)，查明原因，立即采取措施進(jìn)行處理。

每班對(duì)工作面重點(diǎn)地段取樣化驗(yàn)分析，對(duì)預(yù)防綜放工作面回撤期間自然發(fā)火起到了重要的監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)作用。

4 結(jié)論

預(yù)防特厚煤層綜放工作面回撤期間自然發(fā)火，應(yīng)以預(yù)防為主，超前采取措施，不要盲目依靠某一種手段，只要及時(shí)、果斷地采取多種技術(shù)措施綜合使用，就一定能取得顯著的預(yù)防效果。

[1]石必明，成新龍.能位測(cè)定與示蹤技術(shù)聯(lián)合檢測(cè)復(fù)雜采空區(qū)漏風(fēng)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2002年02期.

[2]聞全.深部開采礦井煤炭自然發(fā)火防治技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，07.