瓦斯自燃綜放面保護性封閉技術研究

梅勇

摘 要：根據(jù)B901綜放面保護性封閉的防火要求，進行了火災信息指標參數(shù)監(jiān)測設計，制定了監(jiān)測方案，制定了針對B901綜放面封閉前和封閉后的預防采空區(qū)自然發(fā)火的措施。選定了進回風順槽密閉墻的密閉位置，對密閉墻上的孔口進行了針對性設計。制定了密閉墻外局部通風的方案，完成了綜放面的保護性封閉。防止了因工作面長期停采引起采空區(qū)自然發(fā)火，為工作面后期順利進行密閉啟封提供了可靠數(shù)據(jù)。

關鍵詞：瓦斯；自燃；綜放面；保護性封閉

1 礦井概況

新疆天富煤業(yè)有限公司塔西河煤礦采用主、副斜井開拓方式。目前礦井共布置4條井筒，主、副斜井及管道井進風，斜風井回風。井田共劃分為四個采區(qū)。礦井設計生產(chǎn)能力為120萬噸/年。礦井通風方式為中央并列式。B9工作面為二采區(qū)，工作面可采走向長度1518m，工作面傾斜長度134m，煤層厚度平均5.8m，煤層傾角24-30°。設計風量1118m3/min。由于在B9進回風順槽走向長度650m范圍內(nèi)進行抽采達標評判工作，繼續(xù)施工抽采鉆孔和達標檢驗孔，B901工作面需要長時間進行停采。為了防止在長時間停采情況下，采空區(qū)遺煤發(fā)生氧化自然，需要對B901工作面進行保護性封閉。

2 火災信息指標參數(shù)監(jiān)測設計

2.1 氣體組分

大量研究表明，煤氧復合反應過程中，先后釋放出CO、乙烯、乙炔等氣體。同時，氧氣、氮氣、瓦斯等氣體的存在，也會影響煤自燃過程。因此，針對二采區(qū)B901綜放工作面封閉區(qū)域氣體指標監(jiān)測主要包括氧氣、氮氣、CO、乙烯、乙炔和瓦斯等。為了檢測B901綜放工作面封閉區(qū)域氣體，在進回風順槽內(nèi)沿底板向采空區(qū)各埋設一趟8芯束管，在進回風巷往采空區(qū)內(nèi)部及煤袋墻外5m處各布置一個采樣頭，束管長度為100m和290m。B901工作面一旦封閉即開始取氣分析，束管鋪設見圖1。

2.2 溫度

松散煤體導熱性較差，而且直接測量煤體表面溫度較難實現(xiàn)，考慮采用間接的方法，通過測量采空區(qū)氣體溫度和反水溫度，估計煤體表面溫度，從而判斷采空區(qū)浮煤自燃危險性。在束管采樣頭中各安裝一熱電偶，共四個熱電偶，熱電偶帶長線，線長約100m兩根，線長約290m兩根。采用配套檢測設備，直接讀數(shù)，從而測量采空區(qū)氣體溫度，每天進行統(tǒng)計分析。

3 預防發(fā)火措施

3.1 降低B901工作面風量

封閉前采取了以下措施降低B901工作面風量：（1）調節(jié)礦井主要通風機風量，降低礦井總風量。9月17日，主要通風機頻率有36Hz逐步下調到30Hz，主要通風機的風量由3710m3/min下降到2973m3/min。B901工作面風量由1300m3/min下降到893m3/min。（2）增加與B901工作面并聯(lián)的B9聯(lián)絡巷風量；（3）在1250運輸順槽口50m處掛設風障。通過采?。?）、（3）措施，B901工作面風量由893m3/min下降到813m3/min。（4）增大+1310水平穿河回風大巷風窗面積。通過采取該措施，B901工作面風量由813m3/min下降到734m3/min。

3.2 采空區(qū)堵漏風

在B901工作面上下隅角共構筑三道煤袋墻對采空區(qū)進行堵漏風。在B901工作面下隅角構筑2道煤袋墻，其中一道布置在下隅角過渡支架后溜后方，另一道布置在與過渡支架前立柱平齊的位置，一直延伸到下隅角第五道支架處，在B901工作面上隅角處構筑一道煤袋墻。

3.3 封閉前后注氮防火

在+1250m運輸順槽鋪設有注氮管路，管路前端深入采空區(qū)45m左右的位置，在工作面密閉前連續(xù)式注氮。在工作面封閉處理后，進行封閉式大流量連續(xù)注氮，加強注氮期間CO等自燃指標氣體濃度變化，合理調整注氮量，保持封閉區(qū)域內(nèi)正壓，減少外部向密閉內(nèi)漏風。

4 密閉墻設計

4.1 密閉位置的選擇

B901綜放工作面目前回采位置：回風側回采至距離開切眼658m，回采到938m位置，運輸順槽側回采至距離開切眼654m，回采到905m位置。由于在B9回風順槽走向長度650m范圍內(nèi)進行抽采達標評判工作，需要繼續(xù)施工抽采鉆孔和達標檢驗孔。根據(jù)B901工作面回風順槽巷道特點、密閉要求，參照AQ1044-2007《礦井密閉防滅火技術規(guī)范》和《采礦工程設計手冊》，在B901工作面+1310水平B9回風順槽660m和680m處各施工一道密閉墻。按照有利于串車設備檢修和維護，有利于氣體檢測和封閉區(qū)域的啟封，有利于工作面的排水的原則在運輸順槽830m和850m各施工一道密閉墻。

4.2 密閉巷道通風方案

為了保證B9運輸順槽和回風順槽密閉時和氣體檢測時的安全和在B9運輸順槽、回風順槽走向長度650m范圍內(nèi)施工抽采鉆孔和達標檢驗孔的安全，利用局部通風機對密閉墻外側巷道內(nèi)進行通風。在+1250m水平穿河運輸大巷安裝兩臺2？鄢30kW局部通風機，一臺運轉、一臺備用，利用風筒將風流輸送到+1250m運輸順槽830m密閉墻外側，確保+1250m運輸順槽830m范圍內(nèi)風量不低于360m3/min。在+1310m水平穿河運輸大巷安裝兩臺2？鄢30kW局部通風機，一臺運轉、一臺備用，利用風筒將風流輸送到+1310m回風順槽660m密閉墻外側，確保+1250m運輸順槽660m范圍內(nèi)風量不低于360m3/min。

4.3 密閉順序

針對主要進回風巷密閉的順序，分為“先回風后進風”密閉、“先進風后回風”密閉、“進風、回風”同時封閉。針對B901工作面的實際情況，采用“進風、回風”同時封閉的順序，能夠迅速封閉工作面，切斷供氧條件，完全封閉前可保持封閉區(qū)域一定的通風量，減少瓦斯積聚。施工時，在第一道密閉墻預留有門孔，以保證門孔封堵前的工作面通風，在局部通風機安裝好之后立即進行封閉。

4.4 密閉墻設計

在離地板高度為墻高的2/3處設直徑不小于25mm的檢測口，用于觀測壓差、氣溫和取氣樣；封閉區(qū)內(nèi)高外低處的密閉安裝直徑50mm以上放水管，并帶有水封結構或安裝閥門，離底板高度為0.3m，用于觀測水溫、釋放積水；另外在密閉的頂部安裝直徑不小于100mm的灌漿管，以備灌漿使用。考慮到封閉區(qū)域內(nèi)排瓦斯和采取預防采空區(qū)自然發(fā)火的處理措施，在密閉墻上合適位置預留足夠的孔口，+1250m運輸順槽密閉墻孔口留設。該礦9月23日至28日按照封閉方案對B901綜放面進行了保護性封閉。

5 結束語

（1）根據(jù)高瓦斯B901綜放面保護性封閉的防火要求，進行了火災信息指標參數(shù)監(jiān)測設計，制定了監(jiān)測方案。選定了氧氣等六種氣體指標進行監(jiān)測，布置了四組帶補償導線的熱電偶監(jiān)測采空區(qū)內(nèi)空氣溫度；在下隅角埋設一鋼管作為反水管路監(jiān)測出水溫度。（2）制定了針對B901綜放面封閉前和封閉后的預防采空區(qū)自然發(fā)火的措施。降低B901工作面風量，B901工作面風量由1300m3/min下降到734m3/min，在B901工作面上下隅角共構筑三道煤袋墻對采空區(qū)進行堵漏風。