綜合防滅火技術(shù)在綜采工作面應(yīng)用研究

陸海濤

（大同煤礦集團(tuán)燕子山礦，山西 大同 037037）

山西大同礦區(qū)忻州窯煤礦煤層開(kāi)采厚度大，工作面頂板垮落后，容易與相鄰工作面采空區(qū)、上部煤層采空區(qū)貫通，形成工作面漏風(fēng)通道，工作面在抽出式負(fù)壓通風(fēng)的作用下，相鄰工作面和上部工作面采空區(qū)內(nèi)的CO等大量有害氣體涌進(jìn)回采工作面，導(dǎo)致工作面CO濃度超限。通過(guò)采取注氮、黃泥灌漿、地面裂縫充填、均壓通風(fēng)等一系列防火技術(shù)措施，CO氣體濃度降為1ppm，防滅火效果顯著。

1 工作面地質(zhì)概況

忻州窯煤礦8516下回采工作面位于東三盤區(qū)，所開(kāi)采煤層為11-2#～12-1#合并煤層，合并煤層的平均厚度為7.8m，采用分層開(kāi)采方法，8516下回采工作面為其下分層工作面，該工作面西部為8514上工作面采空區(qū)，東部為8518工作面采空區(qū)，北鄰8515工作面采空區(qū)，南部為東二盤區(qū)保護(hù)煤柱，頂部為8516上工作面采空區(qū)（工作面示意圖為圖1所示），8516下工作面采用“U”型負(fù)壓通風(fēng)方式，其配風(fēng)量為660m3/min，工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量為3.51m3/min，開(kāi)采煤層為易自燃煤層，煤層自然發(fā)火期為97d。

2 工作面CO超限原因

2016年11月11日在8516下回采工作面回風(fēng)巷65～110m漏頂段首先涌出CO，起初CO的濃度為20ppm，11日八點(diǎn)班時(shí)CO濃度已經(jīng)上升至28ppm，通過(guò)對(duì)回風(fēng)巷漏頂段采取一系列堵漏措施，CO的濃度下降到8ppm。工作面回采至450m處時(shí)，受區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的影響，工作面推進(jìn)速度較慢，為防止CO濃度超限，采取了注氮、充填等技術(shù)措施，但CO濃度仍然上升到110ppm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析CO超限原因主要有：（1）由于東三盤區(qū)沖擊地壓頻繁發(fā)生，導(dǎo)致8516下工作面頂煤與臨近8518工作面采空區(qū)之間的保護(hù)煤柱壓裂，8516下工作面頂煤與8516上工作面采空區(qū)頂板壓裂，形成較大的漏風(fēng)通道，造成臨近采空區(qū)遺煤氧化加速；（2）由于工作面推進(jìn)過(guò)程中遇到地質(zhì)構(gòu)造，推進(jìn)速度放緩，導(dǎo)致采空區(qū)自燃帶的最大寬帶ΔL存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加速采空區(qū)留煤氧化。

3 工作面防止CO超限技術(shù)

3.1 回采期間治理技術(shù)

（1）巷道漏頂處充填

對(duì)8516下工作面兩巷利用羅克休進(jìn)行充填，對(duì)漏風(fēng)通道進(jìn)行封堵，防止采空區(qū)CO涌入工作面，回采期間共消耗羅克休34t。在8516下工作面回風(fēng)巷施工鉆孔，向8516上工作面及8518工作面采空區(qū)注入粉煤灰，抑制采空區(qū)遺煤自燃，期間共向采空區(qū)注入粉煤灰315t。

（2）注氯化鎂阻化劑

回采期間，在8516下工作面巷道高溫頂板區(qū)域打設(shè)鉆孔向8516上工作面采空區(qū)注入氯化鎂阻化劑防止留煤自燃，期間共注入氯化鎂33t。

（3）注氮

回采期間，利用移動(dòng)注氮系統(tǒng)向鄰近的8518工作面采空區(qū)注入氮?dú)?，抑?518工作面采空區(qū)煤層自燃，期間共注入氮?dú)?.2×106m3。

自2016年11月11日工作面CO超限以來(lái)，通過(guò)采取一系列技術(shù)措施，有效抑制工作面CO濃度，成功將工作面回采至550m。由于期間采空區(qū)自然發(fā)火問(wèn)題得不到根治，決定對(duì)8516下工作面停產(chǎn)，并采用均壓通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行撤架及工作面封閉。

3.2 回撤期間治理技術(shù)

在8516下工作面利用兩臺(tái)75kW風(fēng)機(jī)構(gòu)筑均壓通風(fēng)系統(tǒng)，均壓通風(fēng)技術(shù)實(shí)施后，均壓風(fēng)門內(nèi)外壓差為110mmH2O，配風(fēng)量為320m3/min，工作面上隅角CO濃度由均壓技術(shù)實(shí)施前的110ppm左右降低至2ppm，經(jīng)調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)分析，壓差為45mmH2O左右時(shí)，通風(fēng)效果最好。

3.3 封閉工作面技術(shù)

工作面設(shè)備回撤后，在8516上工作面、8518工作面停采線處設(shè)兩道永久密閉墻，在8516下工作面回風(fēng)巷口及繞道處設(shè)置兩道防火密閉門。

4 永久封閉后防滅火治理措施及效果

（1）加強(qiáng)發(fā)火區(qū)監(jiān)測(cè)力度。每日安排固定人員對(duì)8516下工作面密閉門內(nèi)、8516下工作面觀測(cè)管、東三盤區(qū)14#皮帶運(yùn)輸巷鉆孔進(jìn)行巡檢，并取樣進(jìn)行化驗(yàn)分析。

（2）注惰性氣體。通過(guò)對(duì)上述幾個(gè)地點(diǎn)的取樣化驗(yàn)分析結(jié)果可知，一旦停止向8518下工作面采空區(qū)注氮，CO濃度就會(huì)迅速上升，因此，密閉期間，在東三盤區(qū)14#皮帶運(yùn)輸巷施工鉆孔向8518下工作面采空區(qū)連續(xù)注入氮?dú)?，防止CO濃度上升。

（3）對(duì)密閉設(shè)施及時(shí)進(jìn)行維修。受沖擊地壓影響，東三盤區(qū)回風(fēng)巷、軌道巷、8511、8513、8514、8515、8516及8518工作面采空區(qū)密閉設(shè)施均受到不同程度的破壞，漏風(fēng)量大，因此，安排專門的維修隊(duì)伍從2017年5月開(kāi)始對(duì)上述各個(gè)地點(diǎn)的閉門設(shè)施進(jìn)行維修加固，在對(duì)老的密閉設(shè)施維修的同時(shí)，在東三盤區(qū)回風(fēng)巷道尾防火密閉門外，重新利用磚石進(jìn)行全斷面加固，對(duì)東三盤區(qū)軌道巷道尾、8516工作面采空區(qū)巷道及密閉設(shè)施進(jìn)行全斷面噴漿加固處理，盡可能降低漏風(fēng)量及CO氣體外泄。

（4）地表裂縫封堵。封閉期間，期間在8516、8518工作面采空區(qū)對(duì)應(yīng)的地面位置處發(fā)現(xiàn)寬為0.5m左右的地表裂縫10余條，總長(zhǎng)度為190m，組織相關(guān)人員對(duì)裂縫進(jìn)行封堵。

（5）為徹底消除東三盤區(qū)自然發(fā)火事故的發(fā)生，由8516、8518采空區(qū)對(duì)應(yīng)的地面向下打設(shè)三個(gè)黃泥灌漿鉆孔，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行灌漿處理。

采取取樣化驗(yàn)、密閉維修、注氮、黃泥灌漿、地面裂縫充填等一系列防火技術(shù)措施，東三盤區(qū)的火災(zāi)隱患得到消除，通過(guò)取樣化驗(yàn)結(jié)果分析，CO氣體濃度為1ppm，防滅火效果顯著。

5 結(jié)論

針對(duì)東三盤區(qū)因沖擊地壓頻繁發(fā)生及遇到地質(zhì)構(gòu)造后， 8516下工作面CO濃度超限的情況，認(rèn)真分析原因，分別對(duì)8516下工作面回采期間、設(shè)備回撤期間、封閉期間采取不同的防滅火措施，徹底消除了東三盤區(qū)火災(zāi)隱患。