高位頂管注漿防治采空區(qū)自然發(fā)火

羅 蒙，黎增耀，何世驥

（1.江西煤業(yè)集團萍鄉(xiāng)分公司 安源煤礦，江西 萍鄉(xiāng)337035；2.江西煤業(yè)集團萍鄉(xiāng)分公司 生產(chǎn)處，江西 萍鄉(xiāng)337000）

1 工作面注漿方式

目前安源礦實施放頂煤開采，開采過程雖然對采空區(qū)進行了預(yù)埋管路注漿、采空區(qū)灌漿、采空區(qū)插管注漿、工作面灑漿等防火工藝，但防火效果并不十分理想。預(yù)埋管路注漿是沿工作面傾向底板方向進行預(yù)埋管路注漿。由于預(yù)埋管路注漿量大，多數(shù)會沿煤層底板方向流出，不能及時將采空區(qū)頂板松散煤體以及底板上方遺留煤體進行充分濕潤，不能有效利用泥漿將采空區(qū)松散煤體進行包囊，以至采空區(qū)松散煤體表面充分與采空區(qū)漏風(fēng)空氣進行接觸氧化，造成采空區(qū)高冒區(qū)內(nèi)煤體松散氧化出現(xiàn)預(yù)熱發(fā)火隱患。在開采過程中因無法對采空區(qū)打鉆注漿，而人工插管注漿效果又并不理想，人工插管注漿范圍最多不能超過工作面采空區(qū)1～1.5m范圍內(nèi)，一旦采空區(qū)深部老塘煤體水分預(yù)熱蒸發(fā)后就會出現(xiàn)老塘采空區(qū)煤體松散預(yù)熱，因此人工插管注漿無法對采空區(qū)深部老塘松散煤體預(yù)熱進行有效治理。針對該隱患，經(jīng)過多次反復(fù)試驗，成功利用采區(qū)液壓系統(tǒng)的單體液壓支柱作為動力源，向采空區(qū)高位進行頂管注漿，有效解決了采空區(qū)深部老塘煤體預(yù)熱隱患。高位頂管結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 高位頂管結(jié)構(gòu)示意

2 高位頂管注漿防火實驗

2.1 372㈡復(fù)采工作面高位頂管注漿概況

四水平西翼3204采區(qū)372㈡復(fù)采工作面開采5個月后，因工作面出現(xiàn)構(gòu)造進行停產(chǎn)改造。通過日常防火檢查發(fā)現(xiàn)，372㈡復(fù)采工作面頭上老塘煤溫高達50°，主要預(yù)熱范圍在工作面頭上采空區(qū)15m范圍內(nèi)。其原因是在開采372㈠工作面時，工作面順槽出現(xiàn)構(gòu)造變化大，斷層復(fù)雜變化多，因此對372㈠工作面順槽進行改造，改造后對廢棄順槽巷道進行回收撤退，撤退過程中造成廢棄順槽巷道出現(xiàn)高冒區(qū)，現(xiàn)有注漿工藝難以在372㈠工作面順槽高冒區(qū)構(gòu)造再生頂板，不能及時將高冒區(qū)松散煤體與漏風(fēng)空氣進行有效隔絕，造成高冒區(qū)松散煤體氧化預(yù)熱。雖然在372㈠工作面回收撤退后對頭尾進行鑲砌永久密閉，有效地防止了采空區(qū)預(yù)熱隱患，但是在圈劃372㈡復(fù)采工作面時，因原有巷道布置條件限制，372㈡復(fù)采工作面必須布置在372㈠工作面底板下方，經(jīng)過開采后372㈡復(fù)采工作面頂板必然會揭通372㈠工作面底板，造成372㈠工作面順槽高冒區(qū)松散煤體不能有效隔絕空氣，與空氣接觸氧化產(chǎn)生預(yù)熱出現(xiàn)高溫，造成372㈡復(fù)采工作面采空區(qū)老塘煤體出現(xiàn)高溫點。

針對該隱患，在372㈡復(fù)采工作面頭上15m處施工高位頂管，通到372㈠工作面順槽高冒區(qū)高溫點進行注漿，達到防滅火目的。具體方法是：

① 利用采區(qū)液壓系統(tǒng)的單體液壓支柱作為動力源，將高位頂管一節(jié)一節(jié)沿工作面走向方向，向工作面老塘采空區(qū)頂進；

② 高位頂管角度與工作面傾向夾角為50°～80°，頂進長度6m，與工作面底板高差4～6m，以達到注漿最大濕潤范圍；

③ 及時與注漿管路進行聯(lián)網(wǎng)注漿，對高冒區(qū)預(yù)熱松散煤體進行充分注濕、注透、散熱，及時將采空區(qū)老塘上方松散煤體進行泥漿包囊，減少高冒區(qū)松散煤體表面與空氣接觸，阻隔煤體氧化。

在372㈡復(fù)采工作面順槽尾每隔10m施工高位頂管進行注水，能及時將順槽棚上松散煤體進行注濕注透。具體方法是：利用采區(qū)液壓系統(tǒng)的單體液壓支柱將高位頂管一節(jié)一節(jié)頂入順槽棚頂上，再與工作面液壓系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)注入液壓水將順槽棚上松散煤體注濕注透，有效隔絕煤溫向372㈡復(fù)采工作面順槽延伸（見圖2）。

圖2 372㈡復(fù)采工作面高位頂管注漿示意

在372㈡復(fù)采工作面尾部，用同樣方法對372㈡復(fù)采工作面采空區(qū)進行高位注漿。同時安排專人利用交接班時間，對工作面放頂下來老塘煤體進行插管注水，及時將放頂下來煤體進行注濕注透，確保煤體濕潤。做到放頂下來煤體及時散熱，使老塘煤體高溫及時消除。通過上述措施后，372㈡復(fù)采工作面頭上老塘煤體煤溫由原來50°降到了26°，有效解決了工作面預(yù)熱發(fā)火隱患，確保了工作面安全生產(chǎn)。

2.2 高位頂管注漿在385工作面應(yīng)用

三水平東翼3214上山采區(qū)385工作面補切貫通后對老補切進行放頂封閉，在封閉后進行防火檢查發(fā)現(xiàn)老補切巷內(nèi)有CO達15×10－5，及時利用老補切巷埋好注漿管路進行埋管注漿，充分將老補切巷內(nèi)煤體注濕注透。同時發(fā)現(xiàn)工作面落山角存在高溫點，檢查發(fā)現(xiàn)有CO達2×10－4，及時在385工作面風(fēng)巷靠近高溫點處和工作面落山角進行高位頂管與工作面注漿系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進行注漿。高位頂管方法與372㈡復(fù)采工作面采空區(qū)施工方法一樣（見圖3）。

圖3 385復(fù)采工作面高位頂管注漿示意

安排專人利用385工作面晚班工作面停采對工作面老塘、工作面風(fēng)巷的高位頂管與采區(qū)液壓系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進行注漿。同時對工作面落山角下10m范圍進行插管注漿，早班安排專人對落山角高位頂管和工作面老塘埋管進行大量注漿。加強工作面防火檢查，每3天進行取樣化驗，及時對工作面防火治理效果進行分析，有效掌握工作面防火隱患動態(tài)。

通過1個月治理，385工作面落山角高溫點得到了徹底消除，同時落山角CO降為零，工作面、落山角未檢查到CO有害氣體，確保了工作面的安全生產(chǎn)。

3 效果

1）成功利用高位頂管進行采空區(qū)注漿，有效解決了工作面采空區(qū)預(yù)熱發(fā)火隱患，確保復(fù)采工作面安全生產(chǎn)，可多回收煤炭資源，經(jīng)濟效益可觀。

2）成功利用高位頂管進行采空區(qū)注漿，有效擴大工作面采空區(qū)注漿范圍，及時將采空區(qū)松散煤體注濕注透；充分利用泥漿將散落煤體進行包囊，有效隔斷采空區(qū)漏風(fēng)，有利于工作面防滅火，確保安全生產(chǎn)。