5303綜放面復(fù)合高分子綜合防火技術(shù)

王 旭 辛 民 趙 亮

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司 鮑店煤礦，山東 鄒城 273500；2.山東煤炭技術(shù)研究所，山東 濟(jì)南 250100）

鮑店煤礦5303工作面位于五采區(qū)的西部，工作面南北布置，北至開切眼，南至設(shè)計(jì)停采線，東側(cè)為5304工作面采空區(qū)，西側(cè)為5302工作面（未開采）。工作面走向長2402m，面長237m，煤層最大厚度為8.3m。為減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)，降低礦井安撤成本，提高礦井效益，5303工作面停采后，工作面支架暫不回撤升井，回撤完軌運(yùn)順設(shè)備及前后部運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備后進(jìn)行臨時(shí)封閉，待5302切眼形成系統(tǒng)后從5303工作面轉(zhuǎn)110個(gè)支架至5302切眼。

5303工作面3月30日停采，4月20日完成前后部轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)及皮帶的撤除，4月28日臨時(shí)封閉。如何做好5303綜放面的自然發(fā)火防治工作，直接關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)及生產(chǎn)任務(wù)的完成。

1 自然發(fā)火隱患分析

（1）軌順、運(yùn)順端頭：兩端頭各有3架不放煤，頂板垮落不充分，具備漏風(fēng)條件，且采空區(qū)堆積遺煤較多，存在自燃隱患。

（2）軌順沿空側(cè)：5303軌順沿5304運(yùn)順采空區(qū)布置，兩巷煤柱間距為3.5m，受采動影響，煤柱鼓幫破損嚴(yán)重，存在漏風(fēng)通道。

（3）本面采空區(qū)：工作面推至距停采線12m時(shí)開始上網(wǎng)，不再放煤，后部采空區(qū)丟煤較多，存在自燃隱患。

（4）停采線：工作面停采后，支架頂梁上部留有約5m厚的煤體，受動壓影響較為破碎，支架后梁存有破碎煤體，易出現(xiàn)自燃隱患。

（5）5302運(yùn)順沿空側(cè)：5302運(yùn)順沿5303運(yùn)順采空區(qū)布置，兩巷煤柱間距為3.5m，受采動影響，掘進(jìn)期間，沿空煤柱受壓易產(chǎn)生裂隙，漏風(fēng)造成5303采空區(qū)、停采線遺留煤炭自燃。

2 通風(fēng)系統(tǒng)管理

（1）為認(rèn)真做好5303停采面的自然發(fā)火防治工作，礦每周組織一次5303停采面附近巷道的測壓工作，將5303軌順與5303運(yùn)順的壓差降到最低，以減少停采面兩端頭的漏風(fēng)。

（2）測風(fēng)員定期對5303停采面周邊系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)測一次，并將測風(fēng)結(jié)果填寫在現(xiàn)場的記錄牌板上；同時(shí)對五采上部所有用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量進(jìn)行測量，保證風(fēng)量滿足《規(guī)程》及配風(fēng)計(jì)劃要求。

（3）風(fēng)門維修人員每天負(fù)責(zé)對1305巖集運(yùn)、五采區(qū)第四皮帶巷、五采區(qū)邊界等處風(fēng)門進(jìn)行全面檢查、維修，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

3 堵漏、加固小煤柱

3.1 噴漿

由于5303軌順沿5304運(yùn)順采空區(qū)布置，兩巷之間只留設(shè)約3.5m的隔離煤柱，再加上巷道壓力顯現(xiàn)明顯，致使5303工作面停采后，5303軌順沿空側(cè)鼓幫嚴(yán)重，隔離煤柱只有2m左右，小煤柱間存在漏風(fēng)通道。針對此狀況，決定對5303軌順沿空幫、停采面絞車硐室及三叉門區(qū)域進(jìn)行噴漿堵漏。

3.2 壓注固邦特

5303工作面停采前后，由于巷道壓力顯現(xiàn)造成5303軌順沿空側(cè)巷幫及三岔門處煤體比較破碎。針對現(xiàn)場實(shí)際，礦決定對上述區(qū)域先施工小鉆孔，然后壓注固邦特，即加固了小煤柱又起到堵漏防火作用。

4 停采面壓注新型復(fù)合高分子防滅火劑

為更好地做好5303停采面煤層自然發(fā)火防治工作，確保停采面在臨時(shí)封閉后支架的安全轉(zhuǎn)移，在本次防滅火治理中，使用了兗礦科技有限公司研制生產(chǎn)的新型復(fù)合高分子防滅火劑。

4.1 復(fù)合高分子防滅火劑性能特點(diǎn)

復(fù)合高分子防滅火劑由多種高分子材料及多種阻燃材料經(jīng)酯化交聯(lián)加工而成。因其具有親水性三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅吸水能力極強(qiáng)，可吸自重?cái)?shù)百倍甚至幾千倍的水，而且具有很好的保水能力，在受壓下也不脫水或脫水很少。復(fù)合高分子防滅火劑吸水后的凝膠是介于固體與液體之間的材料，主要成分是水和阻燃滅火劑，因此具有水滅火和化學(xué)滅火劑滅火的綜合效果。同時(shí)復(fù)合高分子防滅火劑成為凝膠后，流動性下降，從而可以包裹固結(jié)在松散破碎煤體表面，使煤體形成隔氧阻化層，隔絕煤同氧氣的接觸，達(dá)到堵漏風(fēng)、隔絕氧氣、阻化、降溫、窒息滅火等功效。

復(fù)合高分子防滅火劑防滅火功能主要體現(xiàn)在：（1）當(dāng)水凝膠接近火源時(shí)滅火劑中大量的水不斷汽化，水蒸氣在一定程度上稀釋了空氣中氧氣和從凝聚相中釋放出的可燃性氣體的濃度；（2）復(fù)合高分子防滅火劑膠體中的大量水不斷汽化，大量吸收了高于水的比熱容的熱量，降低了煤體表面和周圍空間的溫度，減緩了氧化反應(yīng)的速度，從而減少了釋放出可燃性氣體的數(shù)量；（3）復(fù)合高分子防滅火劑中的阻燃劑、滅火劑與燃燒煤體或有自燃傾向的煤體表面的活性自由基基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，中斷或阻礙了燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的正常進(jìn)行；（4）當(dāng)噴灑到燃燒煤體表面時(shí)，凝聚相區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量膨脹氣泡覆蓋在燃燒煤體表面，使其表面形成蜂窩狀焦化層，達(dá)到了隔熱隔氣的效果，即隔絕火焰防止火的蔓延，減緩凝聚相區(qū)釋放可燃性氣體的速度甚至阻止可燃性氣體的釋放，同時(shí)也減少了氧氣與煤體接觸的幾率，進(jìn)而阻止了煤礦火災(zāi)的發(fā)生和復(fù)燃，達(dá)到防滅火的目的。

復(fù)合高分子防滅火劑具有滲透性好、散熱能力強(qiáng)、掛壁性好、封堵效果明顯、成膠反應(yīng)簡單、失水速度慢等特點(diǎn)。

表1 復(fù)合高分子防滅火劑主要技術(shù)參數(shù)

4.2 鉆孔施工布置

（1）兩端頭鉆孔施工：自煤袋墻處向外每1.5m施工一組防火鉆孔，一組兩個(gè)，間距1～1.5m，角度45°，透至煤層頂板處，鉆孔要全長封25mm鋼管，末端1m為花管。

（2）架間鉆孔布置：1～10#架及150～160#架每架兩個(gè)防火鉆孔，一個(gè)鉆孔終孔點(diǎn)為頂梁與尾梁交接上方頂板以里1m位置，另一鉆孔終孔點(diǎn)為支架后插板向采空區(qū)1m位置；11～149#架每架施工一個(gè)防火鉆孔，按兩個(gè)鉆孔參數(shù)交替施工（當(dāng)支架頂煤比較破碎或斷層附近等重點(diǎn)區(qū)域，一架兩個(gè)孔，參數(shù)同上）。施工防火鉆孔時(shí)，鉆孔要全長封25mm的鋼管，末端1m為花管。施工鉆孔時(shí)，每班安排2人調(diào)整支架側(cè)護(hù)板，便于施工架間鉆孔。

圖1 5303停采面防火鉆孔設(shè)計(jì)示意圖 （單位：m）

4.3 注膠工藝

（1）注膠方法：為加快施工速度，現(xiàn)場采用2臺螺桿泵直接向架頂壓注，根據(jù)現(xiàn)場頂板成膠漏膠情況適當(dāng)加大或減小配比，確保成膠質(zhì)量。壓注時(shí)，從工作面兩端頭向中間壓注，每次注膠時(shí)同時(shí)注2～4個(gè)孔。

對于局部重點(diǎn)防火區(qū)域，現(xiàn)場按3%配比配制好防滅火劑后，利用風(fēng)泵直接進(jìn)行壓注。

（2）壓注復(fù)合高分子防滅火劑時(shí)，料水質(zhì)量比為3%；每個(gè)鉆孔注膠量為3m3左右（重點(diǎn)區(qū)域鉆孔可加大注膠量）。成膠后效果見圖2。

圖2 成膠后效果圖

5 結(jié) 語

（1）鮑店煤礦5303綜放面停采后，根據(jù)自燃隱患分析，對停采封閉區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，采取了噴涂堵漏和壓注復(fù)合高分子防火劑等措施，加速惰化采空區(qū)和架后浮煤，取得明顯的治理效果。

（2）新型復(fù)合高分子防火技術(shù)應(yīng)用，可以包裹固結(jié)在松散破碎煤體表面，使煤體形成隔氧阻化層，隔絕煤同氧氣的接觸，達(dá)到堵漏風(fēng)、隔絕氧氣、阻化、降溫、窒息滅火等功效，具有滲透性好、散熱能力強(qiáng)、掛壁性好、封堵效果明顯、成膠反應(yīng)簡單、失水速度慢等特點(diǎn)。

（3）應(yīng)用新型復(fù)合高分子防火劑對工作面架后和隅角進(jìn)行堵漏、阻化處理，技術(shù)合理，應(yīng)用恰當(dāng)，處理效果好。對工作面停面防火工作有一定的指導(dǎo)意義。