淺談鉆孔注氮防滅火技術(shù)

何 勇

（淮南礦業(yè)集團新莊孜礦， 安徽淮南232072）

1 引言

隨著煤炭開采技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)率得到大幅度提高，但是在地質(zhì)條件不理想，煤層賦存不穩(wěn)定的地區(qū)，仍然采用炮采工藝，此方法帶來的問題是，推進速度慢，采空區(qū)易自然，礦井火災事故依然嚴峻［1］。目前，通常采用注水、噴灑阻化劑、堵漏風等技術(shù)防治采空區(qū)煤炭自燃［2］。我國在80年代引進國外注氮防滅火技術(shù)［3］［4］，取得了一定的成果，近年來，注氮防滅火技術(shù)在實踐過程中取得了進一步的推廣和應用。隨著注氮設備的不斷更新，防滅火理論的不斷成熟，注氮防滅火技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。

本煤層62113底區(qū)工作面位于62采區(qū)一階段，走向長約860m，傾斜長約140 m。兩巷標高為－585～－662m。工作面煤層傾角為27°左右。C13煤層底區(qū)煤厚為1.3～7.5m，平均4.0m。屬厚煤層下分層開采，回采方式為炮采，壓茬時間為三個月。

2 自燃發(fā)火原因分析

該面進回風水平小石門多，風巷標高有五個，運順標高有六個，每一個小石門都是一個漏風點，加之每一個小石門在揭煤過程中都發(fā)生了不同程度的漏頂現(xiàn)象，煤層松軟漏氣，容易發(fā)生煤層氧化；頂?shù)讌^(qū)壓茬僅有三個月，底區(qū)工作面風巷與順槽之間漏風較大；在C13煤層瓦斯治理過程中施工了10×15的穿層鉆孔，封孔不嚴，形成漏風；C13煤層底板巖巷距煤層法距為6～15m，受采動影響，圍巖松動，形成漏風，如圖1所示。綜上所述，該面漏風通道多，漏風風路復雜，稍有不慎就會發(fā)生自燃發(fā)火事故。因此，保證工作面順槽、運煤石門的漏風為惰性氣體，減少上分層采空區(qū)充滿氮氣，阻止采空區(qū)松軟煤體的氧化，至關(guān)重要。

圖1 62113工作面漏風示意圖

3 防治自燃發(fā)火的措施

3.1 石門鉆孔注氮

在順槽標高每一個小石門見煤后，立即施工五個注氮孔，鉆孔孔徑75mm，終孔位于順槽以上5m，鉆孔走向間距為3m，穿過煤層進入采空區(qū)，然后下入φ50mm的套管至孔底，注漿封孔，以保證鉆孔暢通（有的鉆孔孔內(nèi)破碎，難以下套管，則使用廢舊鉆桿，打到采空區(qū)之后，不再取出，直接合茬注氮）。使用0.6～0.7MPa的高壓氮氣進行24h不間斷注氮，如圖2所示。

圖2 62113運煤石門鉆孔注氮布置圖

3.2 底區(qū)順槽注氮

在62113底區(qū)順槽掘進過程中，上幫每隔5～10m施工一個φ42mm注氮孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，每個注氮孔確保能打到頂分層采空區(qū)，與底區(qū)順槽注氮管合茬進行連續(xù)注氮，如圖3所示。

圖3 62113順槽鉆孔注氮布置圖

3.3 風巷高冒點注氮

在風巷施工過程中，產(chǎn)生幾個高冒點（35℃～37℃），封閉處理非常困難，我們采用在高冒點前后5m范圍內(nèi)，先用木板托水泥，然后再打φ42mm注氮孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，與注氮管合茬進行連續(xù)注氮，72h后，高溫消除。取得了較好的效果，如圖4所示。

圖4 62113風巷高冒鉆孔注氮示意圖

3.4 其他防火措施

考慮在頂區(qū)工作面回采埋管壓漿，大量泥漿從一個點灌入采空區(qū)，容易沖出一條溝，灌漿不均勻，除在頂區(qū)工作面回采工程中灑漿、壓漿外，在底區(qū)風巷掘進過程中，每2m從風巷下幫施工一個注漿孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，每個注漿孔確保能打到頂分層采空區(qū)，并下水為止，和灌漿管路連接，灌漿時每10個孔為一組，進行多輪次的灌漿，在此過程中，如果發(fā)現(xiàn)有不下漿的鉆孔，要及時補孔，如圖5所示。

圖5 62113風巷鉆孔注漿示意圖

4 取得的效果

62113底區(qū)工作面從2010年2月20號開始回采至收作，已有半年之久，沒有發(fā)生自然發(fā)火隱患，上隅角垛子內(nèi)最大CO濃度只有8ppm。

C13煤層中底區(qū)工作面一直受到高溫的困擾，工作面溫度一直在31℃～34℃，采取防治自燃發(fā)火的措施后，工作面風巷溫度只有26℃，給職工創(chuàng)造了一個良好的工作環(huán)境。

C13煤層中底區(qū)工作面一直受到頂部矸石破碎和漏頂?shù)耐{，由于采用了風巷密集小孔灌漿，在壓茬關(guān)系只有3～4個月的情況下，再生頂板非常好，局部需要破頂?shù)牡胤?，必須采用爆破的方式，保障了工作面的安全回采?/p>

［1］ 王德明.礦井火災學［M］.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2008.

［2］ 韋道景.液氮技術(shù)應用于礦井防滅火［J］.煤炭技術(shù)，2002，31（1）：26－28.

［3］ 于貴生，王剛，梁運濤.液氮技術(shù)在我國礦井防滅火領(lǐng)域中的應用［D］.2012年全國煤礦安全學術(shù)年會論文集，2012，116－118.

［4］ 陳作賓.用液氮預防和撲滅井下內(nèi)因火災［J］.煤礦煤礦安全技術(shù)安全技術(shù)，1985，（4）：1－6.

［5］ 余明高.我國煤礦防滅火技術(shù)的最新發(fā)展及應用［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2000，27（1）：21－23.

［6］ 肖蕾.注氮防滅火技術(shù)在煤礦中的應用［J］.寧夏工程技術(shù)，2009，8（1）：20－22.

［7］ 肖雪峰.注氮技術(shù)在采空區(qū)防滅火中的應用［J］.煤礦開采，2010，15（1）：：97－99.

［8］ 朱紅青，李峰，等.非間隔式注氮防滅火裝置動力參數(shù)［J］.煤炭學報，2012，37（7）：1184－1188.