特厚煤層綜放工作面沿空掘巷綜合防火技術(shù)研究與實踐

宋英亮

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特厚煤層綜放工作面沿空掘巷綜合防火技術(shù)研究與實踐

宋英亮

摘要塔山礦首次在8204工作面實驗6 m區(qū)段煤柱開采，通過在開采前、中和后期的研究與實踐，所制定的地表裂隙充填、巷道噴漿、旁路式注氮、鄰近采空區(qū)灌注黃泥固結(jié)劑、煤柱側(cè)巷道注馬麗散等綜合防火技術(shù)。消除區(qū)段煤柱工作面容易受采空區(qū)漏風(fēng)影響所產(chǎn)生的自然發(fā)火隱患，保障工作面的安全高效回采，確保工作面生產(chǎn)過程中采空區(qū)氣體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

關(guān)鍵詞小煤柱開采；特厚煤層；綜合注氮；封堵材料

0　引言

針對塔山礦8204工作面首次留設(shè)6 m區(qū)段煤柱開采，防止采動影響鄰近采空區(qū)形成漏風(fēng)通道造成工作面發(fā)火隱患，由地面到相鄰工作面采空區(qū)制定了地表裂隙充填、巷道噴漿、注氮、采空區(qū)注黃泥固結(jié)劑、巷道注馬麗散等創(chuàng)新綜合防火技術(shù)。消除了區(qū)段煤柱工作面因漏風(fēng)引起自然發(fā)火隱患，保障工作面安全回采。

1　工作面概況

塔山礦8204工作面走向長度1 183 m，傾向長151.5 m。該工作面處于二盤區(qū)8202工作面與8206工作面之間，其中5204巷是8204工作面的回風(fēng)順槽，巷道全長1183.6 m，與8206工作面采空區(qū)相鄰，留設(shè)煤柱僅為6 m，如圖1所示。煤層自然發(fā)火期為68 d，為自燃煤層。

圖1　8204工作面布置平面

2　分析自然隱患

8204工作面平均煤厚17.52 m，最厚29.21 m，在特厚煤層綜采放頂煤開采工藝采場礦山壓力作用，僅留有6 m區(qū)段煤柱，易造成8206采空區(qū)向8204工作面滲漏氣體或采空區(qū)形成漏風(fēng)，從而容易造成發(fā)火隱患。

3　預(yù)防性自然隱患消除

8204工作面開采前，對8206工作面采空區(qū)實施氣體取樣分析、地面和井下漏風(fēng)通道普查和充填，在重點區(qū)域增設(shè)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和相關(guān)傳感器，避免采空區(qū)自然發(fā)火。

3.1消除漏風(fēng)通道

對地面裂縫實施充填，包括8206、8208工作面采空區(qū)對應(yīng)地表，對5204巷進(jìn)行全斷面噴漿，通過封堵漏風(fēng)通道，杜絕8206采空區(qū)有害氣體向8204面泄出。

3.2增加監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備

為消除自然發(fā)火隱患，在5204巷布置2組傳感器，每組設(shè)置3個傳感器，每掘進(jìn)500 m增設(shè)1組（見表1）。

表1　5204掘進(jìn)期間傳感器布置

4　采空區(qū)注氮防滅火

向8206采空區(qū)注氮［2］既可以惰化采空區(qū)，遏制采空區(qū)的自然發(fā)火也可以利用氮氣氣壓平衡8206采空區(qū)與5204巷氣壓的壓差，消除8206采空區(qū)與5204巷的氣體流動。利用8206采空區(qū)現(xiàn)有注氮系統(tǒng)即5206巷與5204巷兩套注氮系統(tǒng)同時實施注氮。

4.15206巷采空區(qū)注氮

從5206巷措施孔實施注氮，利用5206巷現(xiàn)有注氮管路實施不間斷注氮作業(yè)。同時定期根據(jù)8206采空區(qū)與5204巷之間壓差，調(diào)控5206巷注氮系統(tǒng)的注氮壓力和注氮量，注氮系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　注氮系統(tǒng)示意

4.25204巷采空區(qū)注氮

在5204巷鋪設(shè)一趟注氮管路，定期觀測采空區(qū)，進(jìn)行取樣化驗分析數(shù)據(jù)［3］，發(fā)現(xiàn)8204采空區(qū)氣體出現(xiàn)超標(biāo)，則開啟5204巷注氮系統(tǒng)。同時當(dāng)8206采空區(qū)氣體超標(biāo)，則利用5204巷注氮系統(tǒng)通過鉆孔針對8206采空區(qū)特定異常區(qū)域?qū)嵤┳⒌傆嬈骄⒌髁? 000 m3/h。

5　鄰近采空區(qū)充填黃泥固結(jié)劑

鄰近的8206采空區(qū)注漿［4］方案共布置87組注漿孔，每組2個鉆孔，每組包括1個高位和1個低位注漿孔實施灌注工作，分5組獨立施工。

5.1鉆孔布置

鉆孔布置在5204巷靠8206采空區(qū)側(cè)，1階段鉆孔布置在5204巷631 m～671 m之間，共5組，每組間距10 m，具體布置情況見表2、圖3所示。

表2　8206采空區(qū)注漿孔參數(shù)

圖3　鉆孔剖面

5.2注漿效果檢測

每個鉆孔注漿期間對注漿量進(jìn)行統(tǒng)計、記錄，總計施工19組共38個鉆孔，總計注漿量達(dá)4 400 m3，注漿后在巷道底部施工觀察孔進(jìn)行探測，查看漿液充填效果，并分析采空區(qū)束管數(shù)據(jù)，分析注漿前、注漿期間、注漿后采空區(qū)氣體變化情況。注漿效果見圖4所示。

圖4　8206采空區(qū)注漿效果示意

6　結(jié)語

8204面綜合考慮防火和瓦斯治理［5］的需要，尤其在防火方面綜合使用注漿、注氮、注馬麗散和灌注黃泥固結(jié)劑［6］，并結(jié)合對地面裂縫堵漏工程，從地面至井下的立體層面防止了發(fā)火隱患，保障了工作面的安全回采，共計采出煤量305萬t。從使用效果看，巷道、采空區(qū)氣體情況穩(wěn)定，自然發(fā)火隱患得到了根本性的抑制。

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Study and Practice of Comprehensive Fire Protection Technology for Gob-side Entry Retaining in Fully Mechanized Working Face of Thick Coal Seam

Song Yingliang

Abstract：The 6 m coal pillar mining is tested for the first time in the 8204 working face of Tashan Mine，by research and practice in the early，middle and late mining，the comprehensive fire protection technology of ground fissure filling，roadway shotcrete，bypass nitrogen injection，adjacent goaf grouting yellow mud solidifying agent and marithan injection to roadway next to coal pillar is made. The hidden trouble of spontaneous combustion because of the working face of the section coal pillar easily affected by the goaf air leakage is eliminated，the safety and high efficiency stoping of the working face is ensured，the gas stability of the goaf is ensured in the production process of the working face.

Key words：mining small pillar；thick coal seam；integrated nitrogen injection；plugging material

中圖分類號TD75+3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼B

文章編號1000-4866（2016）03-0009-03

作者簡介

宋英亮，男，1965年出生，畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，大同煤礦集團公司通風(fēng)處副處長，工程師。

收稿日期：2016-05-02