大淑村礦172103工作面防滅火技術(shù)研究

李新潮 呂棟男

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司大淑村礦，河北省邯鄲市，056300）

大淑村礦172103工作面防滅火技術(shù)研究

李新潮 呂棟男

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司大淑村礦，河北省邯鄲市，056300）

大淑村礦172103綜放工作面為孤島煤柱工作面，工作面與老巷連通較多，作為沿頂掘進(jìn)、摸底回采工作面，上下端頭不可避免留設(shè)三角煤柱，雖然煤層為不易自燃煤層，但推采過(guò)程中，多次發(fā)生過(guò)上隅角CO超標(biāo)。通過(guò)采取堵、縮、注、灑的防自然發(fā)火措施，有效解決了上隅角CO超限問(wèn)題，保證了工作面正?；夭伞?/p>

孤島煤柱工作面 自然發(fā)火 三角煤柱 堵漏 縮風(fēng) 注漿 阻化劑

大淑村礦位于峰峰礦區(qū)北部，1994年開工建設(shè)，2003年底建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a。擴(kuò)能技改后2014年礦井核定生產(chǎn)能力150萬(wàn)t/a。井田面積9.75 km2，主采2#煤層和4#煤層。2005年3月經(jīng)煤科總院撫順分院鑒定大淑村礦為煤與瓦斯突出礦井，2#煤層為突出煤層。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為44.07 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為15.74 m3/t。2#煤層和4#煤層均為Ⅲ類不易自燃煤層，煤塵均具有爆炸性。礦井地面建有一座黃泥漿注漿站。2#煤層172103工作面采用綜采放頂煤回采工藝，掘進(jìn)期間巷道沿2#煤層頂板掘進(jìn)，回采時(shí)摸底板進(jìn)行回采，因而不可避免造成工作面上下端留設(shè)三角煤柱，因此在回采過(guò)程中，必須采取防滅火措施才能保證安全生產(chǎn)。

1　172103工作面情況

1.1工作面煤層基本情況

172103工作面走向長(zhǎng)度893.3 m，傾斜長(zhǎng)度190.1 m，開采面積169816.3 m2，工作面煤層平均厚5.3 m，煤層傾角8°。工作面南鄰172102采空區(qū)，北鄰172104采空區(qū)，東部以東一采區(qū)邊界為界，西以工業(yè)廣場(chǎng)保安煤柱為界。2#煤層屬二疊系山西組地層，煤層賦存穩(wěn)定，一般厚5.5 m，局部煤層厚度略有變化。煤中含夾矸兩層，夾矸為粉砂巖，其中靠煤層頂部夾矸厚0.15～2.3 m，距煤層頂面0.3～0.5 m，靠煤層底部夾矸厚0.07～0.11 m，距煤層底面1.4～1.5 m。工作面回采前運(yùn)料巷距切眼100 m處有一老回風(fēng)巷通往回風(fēng)巷，原設(shè)計(jì)的東三膠運(yùn)巷與切眼交叉相連，另外切眼內(nèi)有一條通往東正巷的聯(lián)絡(luò)巷。這幾條與工作面相連接的巷道在工作面回采前均需密閉。

1.2瓦斯基本情況

對(duì)工作面進(jìn)行了突出危險(xiǎn)性指標(biāo)的跟蹤考察，并取樣在瓦斯實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了瓦斯殘存量分析化驗(yàn)，依據(jù)突出危險(xiǎn)性指標(biāo)的跟蹤考察和殘存瓦斯含量化驗(yàn)結(jié)果出具了檢驗(yàn)報(bào)告，結(jié)論為172103工作面無(wú)突出危險(xiǎn)。預(yù)計(jì)回采期間瓦斯絕對(duì)涌出量為3.55～4.74 m3/min。

1.3地質(zhì)構(gòu)造基本情況

工作面所處區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造以77號(hào)孔背斜為主要構(gòu)造，背斜軸位于工作面中部，軸向NE13°。工作面背斜兩翼煤巖層傾角在3°～12°之間。背斜西翼煤層走向NE50°～80°，傾向NW，傾角7°～12°之間，一般8°；背斜東翼煤層傾角較緩，且受77號(hào)孔背斜影響有一次生背斜，煤層走向NE80°～SW145°，傾向NE，傾角3°～10°，斷裂構(gòu)造是本工作面次要構(gòu)造。工作面掘進(jìn)過(guò)程中共揭露斷層22條，其中膠運(yùn)巷揭露6條，運(yùn)料巷揭露6條，切眼揭露4條。f5～f7、f13～f15為推測(cè)斷層。工作面斷層展布規(guī)律為受背斜構(gòu)造影響，各斷層以NE-E向張性斷裂為主；工作面西部斷層走向與背斜軸走向近平行，為77號(hào)孔背斜的次生斷層；工作面東部斷層受次生背斜影響，方向以近E—W向?yàn)橹鳎辉诨夭蛇^(guò)程中，多次揭露一些隱伏小斷層。

1.4工作面通風(fēng)系統(tǒng)情況

工作面采用U型通風(fēng)方式，在距煤層頂板20 m、運(yùn)料巷內(nèi)錯(cuò)20 m處，開掘一條頂板巷解決回采期間的瓦斯問(wèn)題；工作面中部正下是礦井原來(lái)的東翼正巷，作為底板巷布置了穿層瓦斯抽采鉆孔抽采工作面瓦斯。

（1）172103工作面進(jìn)風(fēng)系統(tǒng):-450 m東翼運(yùn)輸大巷→172103膠運(yùn)巷石門→172103膠運(yùn)巷→工作面。

（2）172103工作面回風(fēng)系統(tǒng):工作面→172103運(yùn)料巷→172103運(yùn)料巷回風(fēng)石門→172103運(yùn)料石門通路→回風(fēng)石門→南風(fēng)井。

1.5172103工作面防滅火工作難點(diǎn)分析

（1）172103工作面為孤島工作面，上下面都是采空區(qū)，且工作面與外圍巷道連通較多，工作面回采后，采空區(qū)可能的漏風(fēng)地點(diǎn)較多，需做好采空區(qū)防止煤炭自燃的預(yù)防工作。

（2）172103工作面運(yùn)料巷、膠運(yùn)巷掘進(jìn)期間為沿煤層頂板掘進(jìn)，工作回采為摸煤層底板回采，這樣造成回采期間上下端頭不可避免的留有三角煤，具備自然發(fā)火的物質(zhì)條件。

2　172103工作面防滅火技術(shù)方案

根據(jù)我國(guó)綜放工作面防治自然發(fā)火的成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合大淑村礦172103工作面的實(shí)際情況，采取堵、縮、注、灑的技術(shù)方案。

2.1堵

（1）對(duì)與工作面連通的外圍巷道進(jìn)行密閉。對(duì)運(yùn)料巷距切眼100 m處的老回風(fēng)眼、原設(shè)計(jì)的東三膠運(yùn)巷與切眼交叉相連巷道、切眼內(nèi)通往東翼正巷的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)分別建設(shè)兩道密閉墻，兩道墻之間間隔5 m，按防火密閉墻標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，留設(shè)注漿管和反漿管，墻間用黃泥漿注滿，堵塞外圍巷道向工作面采空區(qū)的漏風(fēng)。

（2）在工作面機(jī)尾和膠運(yùn)巷前機(jī)頭處，工作面每推進(jìn)5 m在膠運(yùn)巷機(jī)頭以里采空處擺設(shè)一個(gè)黃土袋墻，以減少工作面風(fēng)流向采空區(qū)的漏風(fēng)量。

（3）對(duì)工作面高頂巷進(jìn)行密閉，利用瓦斯抽放管路控制工作面采空區(qū)向高頂巷的漏風(fēng)量。

2.2縮

在回采工作面生產(chǎn)期間，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.8%的情況下，盡量減少工作面配風(fēng)量，因172103工作面未開采4#煤層保護(hù)層，煤層中原始瓦斯含量較高，因此，采用加大瓦斯抽采量來(lái)減小風(fēng)量。

（1）加密本煤層瓦斯鉆孔密度，工作面上、下巷平行鉆孔間隔由8 m減為2 m，并在工作面上、下巷平行鉆孔間采用二氧化碳炮預(yù)裂爆破增透消突技術(shù)進(jìn)行增透。

（2）利用原東翼正巷作為172103工作面底板巷進(jìn)行穿層鉆孔抽采。

（3）在工作面頂板垂距20 m和運(yùn)料巷內(nèi)錯(cuò)20 m布置一條高頂巷，高頂巷向工作面上隅角方向布置扇型鉆孔，安設(shè)抽采管路進(jìn)行抽放。

通過(guò)加大瓦斯抽采量，工作面配風(fēng)量由最初的1300 m3/min降到900 m3/min左右，降低了工作面負(fù)壓，減少了向采空區(qū)的漏風(fēng)量。

2.3注

在工作面上隅角埋設(shè)注漿管路，利用地面注漿站向工作面采空區(qū)灌注添加阻化劑的黃泥漿。

（1）隔離效果。黃泥漿能夠?qū)⒚后w包裹起來(lái)，阻斷其與氧氣的接觸，從而達(dá)到降低煤體氧化發(fā)熱，防止煤體自燃的目的。

（2）堵漏效果。黃泥漿能夠填充到采空區(qū)周圍的墻壁縫隙，減少其漏風(fēng)，加強(qiáng)了采空區(qū)的密閉效果。

（3）降溫效果。黃泥漿中的水分可以降低煤體溫度，從而達(dá)到防止煤體自燃或撲滅火源的目的。

黃泥灌漿系統(tǒng)的土水比例可視具體情況而在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)，通常情況下比例范圍為1∶2～1∶5，黃泥灌漿系統(tǒng)的注漿方法選為埋管灌漿，埋管方式與注氮埋管的埋管步驟類似，管路的埋設(shè)位置是在172103工作面進(jìn)、回風(fēng)側(cè)采空區(qū)采用錯(cuò)距為40 m的交替埋管方式，停采撤架后需密閉的巷道也采取埋管注漿。

礦井建立黃泥灌漿防滅火系統(tǒng)后，初期的土水比按1∶4配制，但隨著工作面的推進(jìn)，采空區(qū)面積的增大，采空區(qū)煤自燃的傾向性變得更加嚴(yán)重，需增大土水比，調(diào)整為了1∶3，通過(guò)提高泥漿的粘稠度來(lái)增強(qiáng)黃泥灌漿系統(tǒng)的防滅火效果，并同時(shí)輔以其它的防滅火系統(tǒng)，如堵漏風(fēng)系統(tǒng)和均壓系統(tǒng)。

2.4灑

在工作面上下端頭各8架過(guò)渡支架段（留三角煤段），回采過(guò)程中，每天每?jī)杉転⒁淮?0 kg的阻化劑，通過(guò)灑設(shè)阻化劑降低了煤在低溫時(shí)的氧化速度，延長(zhǎng)了煤的自然發(fā)火期。

3　防滅火措施效果

通過(guò)采取上述綜合措施，采空區(qū)出水溫度連續(xù)下降并逐漸趨于穩(wěn)定，采空區(qū)密閉內(nèi)氣體成分中的C2H4和C2H2逐漸消失，同時(shí)煤層自燃的最重要標(biāo)樣氣體CO的體積分?jǐn)?shù)也在連續(xù)下降直至為零。溫度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖1所示，CO的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖2所示。

圖1　溫度隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖2　CO體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化趨勢(shì)

通過(guò)圖1和圖2可以看出，采取措施幾天后，采空區(qū)的溫度以及CO體積分?jǐn)?shù)有了極其明顯的變化，均降至很低的水平，且以后幾天里溫度維持在正常溫度，CO的體積分?jǐn)?shù)幾天內(nèi)降至為零。由此可見，通過(guò)采取綜合防滅火措施，有效阻隔了煤體與氧氣的接觸，消除了煤自燃，達(dá)到了預(yù)防采空區(qū)煤自燃事故發(fā)生的預(yù)期效果。

4　總結(jié)

172103工作面作為大淑村礦極其典型的沿頂掘進(jìn)、摸底回采的工作面，同時(shí)周邊連通巷道較多，工作面推采過(guò)程中，有一段時(shí)間是作為配采工作面進(jìn)行回采，月推采進(jìn)度最慢只有10 m，是防滅火較為復(fù)雜困難的一個(gè)工作面，針對(duì)該工作面具體情況及存在的問(wèn)題，選取合適的綜合防滅火方案，有效杜絕了采空區(qū)自然發(fā)火事故，保證了工作面的順利安全回采。

（責(zé)任編輯 張艷華）

神華集團(tuán)“礦用卡車毫米波雷達(dá)防碰撞系統(tǒng)”達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

近日，神華集團(tuán)完成 “礦用卡車毫米波雷達(dá)防碰撞系統(tǒng)”項(xiàng)目的研發(fā)與應(yīng)用，經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定，該項(xiàng)目研究成果在礦用卡車防撞方面達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目自主研發(fā)了雷達(dá)波調(diào)制和解調(diào)的硬件電路和軟件DSP算法技術(shù)，成功研制出適用于露天礦卡車防撞的24 GHz車載毫米波雷達(dá)、雷達(dá)控制器和自動(dòng)剎車系統(tǒng)，集成高頻雷達(dá)探測(cè)技術(shù)、DSP算法技術(shù)、紅外高精度位移傳感技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了采用多個(gè)雷達(dá)組合同時(shí)探測(cè)卡車前方物體和車輛的功能，達(dá)到前方探測(cè)無(wú)盲區(qū)的效果，是解決露天礦卡車防碰撞系統(tǒng)的切實(shí)可行的方法。目前已在神華準(zhǔn)能集團(tuán)哈爾烏素露天煤礦進(jìn)行了為期2年多的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，收到良好效果。

Research on fire prevention technology at 172103 working face of Dashucun Mine

Li Xinchao，Lv Dongnan
（Dashucun Coal Mine，Jizhong Energy Fengfeng Group Co.，Ltd.，Handan，Hebei 056300，China）

172103 working face at Dashucun Mine，connecting to goof，is fully mechanized mining face with gob-surrounded pillar.Triangular pillar cannot be placed at the top and lower heads of the 172103 working face as it advanced along the top and backstope thoroughly.Although it is non-spontaneous combustion coal seam，CO content overlimited at upper corner for several times during mining production.Spontaneous combustion control measures，such as plugging up，shrinking wind，grouting，and sprinkling paralysant，could effectively solve problem of CO content over limitation at upper corner and ensure regular mining production.

mining face with gob-surrounded pillar，spontaneous combustion，triangular pillar，plugging up，shrinking wind，grouting，paralysant

TD752.3

A

李新潮（1969-），男，河北武邑人，高級(jí)工程師，畢業(yè)于河北工程大學(xué)，現(xiàn)為冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司大淑村礦通風(fēng)副礦長(zhǎng)。