綜采放頂煤工作面綜合防滅火技術(shù)研究與實(shí)踐

郭重托　趙文超　王雪寧

摘 要 針對(duì)伊犁永寧煤業(yè)化工有限公司潘津工業(yè)煤礦2204綜放工作面回采期間面臨的采空區(qū)遺煤自然發(fā)火問題，結(jié)合監(jiān)測(cè)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)一氧化碳?xì)怏w數(shù)據(jù)等煤層發(fā)火跡象分析研究，制定應(yīng)用了注漿、注氮、減少采空區(qū)漏風(fēng)、浮煤降溫等綜合防滅火技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明：2204綜放工作面綜合防滅火技術(shù)效果良好，回采期間沒有出現(xiàn)煤層自然發(fā)火，回風(fēng)隅角一氧化碳濃度維持在16ppm以下。

關(guān)鍵詞 綜采放頂煤；煤層自燃；綜合防滅火技術(shù)

中圖分類號(hào) TD7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2015）09-0077-02

1 工作面概況

2204采煤工作面切眼長(zhǎng)度為120m，平均走向長(zhǎng)度為1200m，煤層厚度3.3～6.5m，平均煤厚5.1m，可采儲(chǔ)量74萬(wàn)t。煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、賦存穩(wěn)定，工作面采用下行U型通風(fēng)，煤層自燃傾向性為自燃，自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類。

2 發(fā)火重點(diǎn)預(yù)防區(qū)域分析

1）2204采空區(qū)（氧化自燃帶）。根據(jù)2202、2203采煤工作面防滅火經(jīng)驗(yàn)，2204采空區(qū)氧化自燃帶預(yù)計(jì)在15～30m范圍內(nèi)，這段采空區(qū)內(nèi)松散的冒落巖石逐漸被壓實(shí)，其間的漏風(fēng)通道減少，漏風(fēng)量也減少，此時(shí)微小的漏風(fēng)量攜帶著足夠的氧氣供給浮煤，保證了浮煤的氧化，同樣適量的微風(fēng)不能過多的帶走浮煤氧化所生成的熱量，造成浮煤氧化熱量的不斷積聚，最終發(fā)展到煤炭自燃。

2）工作面下隅角。2204工作面下隅角通風(fēng)不暢，浮煤氧化時(shí)產(chǎn)生的熱量積聚，促進(jìn)浮煤的自燃。同時(shí)，由于采煤工作面下隅角靠近巷幫和采空區(qū)側(cè)，風(fēng)流經(jīng)過下端頭時(shí)，由于巷道突然垂直拐彎，使靠近巷壁的風(fēng)速降低，工作面下隅角出現(xiàn)局部渦流和紊流，并在附近出現(xiàn)風(fēng)流循環(huán)流動(dòng)現(xiàn)象，使采空區(qū)和工作面一氧化碳不容易被帶走，從而使下隅角一氧化碳容易產(chǎn)生積聚，致使一氧化碳監(jiān)控設(shè)備超限報(bào)警或隅角浮煤氧化自燃。

3 綜合防滅火技術(shù)及適用范圍

1）綜合防滅火技術(shù)：以注漿、注氮為主，減緩浮煤氧化；減少采空區(qū)漏風(fēng)供氧、降溫等措施為輔，使采空區(qū)浮煤溫度降低、缺氧窒息，達(dá)到滅火的目的。

2）適用范圍：正常生產(chǎn)的綜采放頂煤工作面。

4 綜合防滅火技術(shù)

4.1 注漿、注氮防滅火

1）注漿、注氮要求。通過一氧化碳傳感器或便攜式一氧化碳報(bào)警儀對(duì)井下工作面、回風(fēng)隅角及回風(fēng)流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)CO濃度超過0.0015%且呈上升趨勢(shì)，溫度升高或工作面發(fā)現(xiàn)其它發(fā)火征兆時(shí)，立即通知施工單位，實(shí)施灌漿、注氮防滅火工程。

2）注漿、注氮方法。采用間歇式預(yù)埋管路法注漿、注氮。沿2204軌道順槽在采空區(qū)分別預(yù)先鋪設(shè)好1趟2寸注漿管和注氮管，管長(zhǎng)度為24m，管道出口5m范圍內(nèi)每隔1.0m鉆一個(gè)直徑為50mm的孔，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接20m～30m長(zhǎng)的高壓膠管。隨著工作面的推進(jìn)，每日早班用絞車逐漸牽引注漿管、注氮管，但需保證管路深入采空區(qū)不得少于15m，即隨著工作面推進(jìn)，間歇式注漿、注氮。

4.2 工作面快速推進(jìn)防滅火

工作面采取快速推進(jìn)的方式，有利于防止采空區(qū)浮煤自燃。在工作面月推進(jìn)速度不低于60m/月前提下，此項(xiàng)措施作為2204采煤工作面防治煤層自然發(fā)火的主要措施之一。

4.3 減少采空區(qū)浮煤防滅火

工作面回采期間，加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)遺煤管理，提高回采率，架間浮煤清理干凈。

4.4 減少采空區(qū)漏風(fēng)防滅火

1）堅(jiān)持對(duì)工作面上下端頭錨索、錨桿托盤拆卸，要求錨桿在切頂線位置處拆卸；若頂板較好時(shí)，錨索可以提前在超前支護(hù)范圍（工作面煤壁前2根）拆除，確保采空區(qū)頂板及時(shí)垮落，減少采空區(qū)漏風(fēng)量。

2）要求在工作面上、下端頭各設(shè)兩道擋風(fēng)簾，緊靠切頂柱老塘側(cè)一道、回采側(cè)一道；工作面每推進(jìn)5m（頂板沒有及時(shí)垮落），在上、下端頭分別用編織袋裝黃土或碎煤矸堆砌封堵墻，墻厚度不小于1.0m，并在墻體表面抹黃泥，減少向采空區(qū)漏風(fēng)。

3）要求在工作面下部吊掛一道導(dǎo)風(fēng)簾，引導(dǎo)風(fēng)流進(jìn)入回風(fēng)隅角，同時(shí)安裝風(fēng)水引射器，稀釋回風(fēng)隅角一氧化碳，防止有毒有害氣體超限及熱量積聚。

4.5 浮煤降溫減緩氧化防滅火

采用液壓支架放煤口噴霧對(duì)工作面底板遺煤進(jìn)行濕潤(rùn)，使采空區(qū)浮煤降溫，起到減緩浮煤氧化作用。

5 防滅火技術(shù)方案實(shí)踐過程

2204工作面自2015年3月26日發(fā)現(xiàn)CO濃度突然增高的情況后，當(dāng)日生產(chǎn)技術(shù)科技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，并對(duì)采空區(qū)CO濃度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出CO濃度402ppm，高濃度的一氧化碳說明采空區(qū)浮煤氧化速度較快，有自然發(fā)火預(yù)兆。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，3月27日開始采取控風(fēng)的方法，以降低采空區(qū)漏風(fēng)量，經(jīng)研究，將工作面上、下端頭吊掛擋風(fēng)簾，導(dǎo)風(fēng)簾，但由于生產(chǎn)時(shí)人員回柱等操作，造成擋風(fēng)簾不能保持嚴(yán)密，采空區(qū)內(nèi)時(shí)有漏風(fēng)，3月30日中班檢測(cè)，回風(fēng)隅角CO濃度穩(wěn)定在223ppm，回風(fēng)流CO濃度11ppm，為防止采空區(qū)遺煤自燃，經(jīng)分析研究，確定造成采空區(qū)浮煤發(fā)火跡象根本原因是采空區(qū)漏風(fēng)浮煤氧化。

4月1日早班，開始實(shí)施采空區(qū)黃泥注漿、注氮、利用放煤口噴霧濕潤(rùn)浮煤、工作面上、下端頭吊掛擋風(fēng)簾等措施，經(jīng)過幾天觀察回風(fēng)隅角與回風(fēng)流中的CO持續(xù)下降，最終回風(fēng)隅角CO濃度降至16ppm，回風(fēng)流中的CO濃度持續(xù)穩(wěn)定在0ppm。

6 效果檢驗(yàn)

4月1日實(shí)施了綜合防滅火技術(shù)6天以后，回風(fēng)隅角及回風(fēng)流中CO濃度不再超限，由于采空區(qū)注漿、注氮，上下端頭吊掛擋風(fēng)簾，在一定程度上增大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且工作面下端頭注漿水量大，給生產(chǎn)造成一定影響，施工區(qū)隊(duì)建議停止注漿、注氮工作，拆除上下端頭擋風(fēng)簾，為了慎重起見，采取僅停止注漿、注氮工作，一旦CO濃度升高，立即恢復(fù)采空區(qū)注漿、注氮。4月8日中班采空區(qū)停止注漿、注氮工作，4月11日早班，回風(fēng)隅角的CO濃度上升到112ppm，回風(fēng)流CO濃度又上升到9ppm，因此，還要堅(jiān)持采空區(qū)注漿、注氮工作，也充分證明了綜合防滅火技術(shù)是成功的。

7 需要說明的問題

工作面上、下端頭吊掛擋風(fēng)簾和導(dǎo)風(fēng)簾，僅能減少采空區(qū)漏風(fēng)，減緩浮煤氧化，降低一氧化碳濃度，不能改變浮煤著火點(diǎn)的溫度，一旦遇到充足的氧氣，還會(huì)死灰復(fù)燃。

8 幾點(diǎn)體會(huì)

1）防滅火技術(shù)方案的制定要科學(xué)、慎重，制定的方案一定要堅(jiān)持實(shí)施，一般至少穩(wěn)定4～6天時(shí)間，切忌反反復(fù)復(fù)，朝令夕改，方案變化過快，容易出現(xiàn)前一個(gè)方案實(shí)施的效果還沒有湊效時(shí)，第二個(gè)方案就實(shí)施了，可能造成“煤層自然發(fā)火跡象得到好轉(zhuǎn)，卻不能確定是哪個(gè)方案起了作用” 的局面，不利于下一步防滅火方案的制定和實(shí)施，也不利于防滅火經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。

2）若工作面頻繁地變化防滅火技術(shù)方案，可能會(huì)給采空區(qū)浮煤自燃造成一定的換氣機(jī)會(huì)，不利于采空區(qū)浮煤自然發(fā)火防治。

9 結(jié)論

通過對(duì)綜放工作面回采期間采空區(qū)浮煤氧化產(chǎn)生一氧化碳?xì)怏w濃度情況分析可以看出，綜放工作面回采期間需要采取以注漿、注氮為主，以減少采空區(qū)漏風(fēng)供氧、浮煤降溫等措施為輔的綜合防滅火技術(shù)，促使采空區(qū)溫度降低，減緩采空區(qū)浮煤氧化速度，降低一氧化碳?xì)怏w濃度，達(dá)到防止采空區(qū)浮煤自燃發(fā)火的目的，保障職工生命安全、身體健康。

參考文獻(xiàn)

[1]陳玉平.綜放采空區(qū)防滅火綜合措施研究[J].科技成果管理與研究，2011（6）.

[2]申政.和瑞煤業(yè)202綜放工作面采空區(qū)防滅火技術(shù)研究[J].科技資訊，2013（32）.