騰暉煤礦綜合防滅火技術的實踐應用

王興強

（霍州煤電集團河津騰暉煤業(yè)有限責任公司，山西 河津 043300）

1 工程概況

騰暉煤礦隸屬于霍州煤電集團，1201工作面處于該礦十二層盤區(qū)回風上山北翼，同上部10#、11#火區(qū)的垂直距離為150m。盡管一直在對10#、11#火區(qū)進行治理，但近來年對火區(qū)的范圍和火勢情況都無法明確。2015年1月28日，因供電質量問題導致九層主要通風機停止作業(yè)，6min后通風機才重新恢復通風。此時對1201工作面的CO濃度進行測試，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機尾處CO濃度1000ppm。為查明CO濃度升高原因，對工作面進行封閉氣樣分析。氣樣分析結果表明CO濃度升高的原因不是來外1001、901和1201采空區(qū)。工作面的通風負壓、漏風及通風系統(tǒng)的相互影響等因素，導致工作面上部區(qū)域的氧氣量增加，從而導致了CO的大量產生，帶到1201尾巷處而造成CO濃度超限。1201工作面上部區(qū)域的火區(qū)位置的確定是該工作面防滅工作的重點和難點，本論文主要是利用測氡法與鉆孔探測技術來對火區(qū)位置進行確定，然后在該工作面采空區(qū)采用注氮技術實施注氮從而惰化采空區(qū)起到防滅火的目的。測氡法、鉆孔探測、注氮技術的綜合應用，有效地降低了1201工作面CO的濃度，數據檢測結果表明CO的濃度已下降到140ppm，同時表現出下降趨勢，C2H4、C2H6等有害氣體濃度也得到了控制，降低到安全水平。充分說明騰暉煤礦1201工作面采空區(qū)綜合防滅火技術的實踐應用合理，滅火效果顯著。

2 高溫異常區(qū)域的探測

地面測氡法主要是測量各點氡濃度的擴散情況，根據氡濃度最大范圍來對該工作面的高溫異常區(qū)域進行大致確定。結合鉆孔探測對具體位置的溫度值及埋藏深度進行確定，掌握詳細的火區(qū)實況。

2.1 地面測氡

本次主要是采用CD-1α杯測氡儀進行地面測氡作業(yè)。探測區(qū)域如圖1所示：主要包括920回風巷、915運輸巷、915回風巷、916運輸巷的對應地表區(qū)域，一采區(qū)九層的軌道上山和皮帶上山和對應地表區(qū)域?？倕^(qū)域面積達70000m2。以網格布置測點，規(guī)格為10m×10m，整個區(qū)域作業(yè)時間為30d。

圖1 測氡探測井下高溫異常區(qū)域范圍圖

在1201工作面回采期間，對1201采空區(qū)對應地表區(qū)域進行了地面測氡作業(yè)，探測區(qū)域范圍如圖2所示，總區(qū)域面積達160000m2。以網格布置測點，規(guī)格為20m×20m，整個區(qū)域作業(yè)時間為30d。通過對氡擴散濃度的數據測量及數據處理，得到區(qū)域內高溫異常區(qū)域分布圖。接著采用鉆孔探測來確定，對具體位置的溫度值及埋藏深度進行確定。

圖2 測氡1201工作面采空區(qū)測氡示意圖

2.2 鉆孔探測

本次鉆孔探測主要是采用熱電偶和紅外測溫儀測試鉆孔內溫度，采用抽氣泵抽取鉆孔內氣體進行分析。在920回風巷、915運輸巷、915回風巷、916運輸巷、一采區(qū)九層的軌道上山、一采區(qū)九層皮帶上山各實施2個地面探測鉆孔。確定1201工作面氣體的來源和溫度。

根據地面測氡技術和鉆孔探測結果，綜合分析1201工作面的高溫異常區(qū)域為915回風巷與915運輸巷之間的煤柱區(qū)域。在確定的高溫異常區(qū)域內，采用黃泥復合膠體防滅火技術進行注漿滅火。在該高溫異常區(qū)域內布置8個鉆孔，通過鉆孔灌注膠體材料，用來實現對火區(qū)與生產開采區(qū)進行隔離。后期為保障1201工作面回采的安全，防止1201工作面采空區(qū)的遺煤因自燃發(fā)生火災，針對1201采空區(qū)實施注氮防滅火的技術措施。

3 注氮惰化1201采空區(qū)

檢測結果發(fā)現1201工作面CO濃度超限后，立即停止作業(yè)并對工作面進行封閉。準備采用插管注氮措施來對1201工作面采空區(qū)進行惰化處理。選用DT-600/6型煤礦用移動式碳分子篩制氮裝置。1203回風巷進行鉆孔作業(yè)，終孔位置設定在1201運輸巷下側幫部，距離工作面20m，30m，50m的位置分別設置1個終孔位置。鉆孔作業(yè)完成后，采用Φ75mm鋼管連接到制氮機上，管路鋪設為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風巷→1201運輸巷→注氮位置。從而向1201工作面采空區(qū)內進行注氮作業(yè)，惰化采空區(qū)，起到防滅火的目的。注氮管路鋪設路線為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風巷→1201運輸巷→注氮位置。

注氮作業(yè)的技術措施：（1）由煤礦測量隊做好施工方位和角度線的確定，鉆孔作業(yè)嚴格按確定位置進行打鉆，終孔位置超出1201運輸巷下幫500mm，離底板600mm為合適即可。（2）保障套管的連接牢固，無漏風現象發(fā)生。（3）注氮作業(yè)時先向距離工作面20m的第1個鉆孔內注氮，然后對區(qū)域內的氣體數據進行監(jiān)測后，根據實況再決定是否向第2、第3鉆孔內注入氮氣。（4）防滅火工作的后期，注氮作業(yè)是否繼續(xù)進行，需要根據1201工作面采空區(qū)的氣樣分析結果進行確定。（5）注氮期間，如采面上、下隅角等處氧氣濃度可能較低，揭示警標，禁止人員逗留或進入，檢測人員不得進入氧氣濃度低于18%的區(qū)域檢查。（6）注氮管路的鋪設要求平直穩(wěn)，接頭處要保證不漏氣，鋼管支點必須要求有4點以上，保障管道安全。

4 效果評價

2015年1月28日，一采區(qū)九層主通風機恢復通風后，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機尾處CO濃度1000ppm。2015年1月29日，工作面尾巷處CO濃度達3009ppm，C2H6濃度307ppm，C2H4濃度16ppm，CH4濃度0.78%；上隅角處CO濃度0，C2H4濃度0，C2H6濃度3ppm，CH4濃度0.14%。2015年2月3日～5日，上隅角處沙袋密閉內，CO濃度21094ppm，C2H4濃度151ppm。

針對1201工作面采空區(qū)實施注氮惰化技術措施后，在2015年4月10日～31日對1201工作面密閉回風巷中的氣樣進行分析，數據顯示CO平均濃度為142ppm，最高濃度為389ppm，最低濃度為0。C2H4平均濃度為3.5ppm，最大濃度為4ppm，最小濃度為3ppm。從檢測數據可以看到，針對1201工作面采空區(qū)注氮惰化技術措施效果比較理想，已有效地控制了1201工作面采空區(qū)遺煤的自然發(fā)火現象，降低了CO、C2H4等有害氣體的濃度，實現了該采空區(qū)防滅火的目的。

5 結語

（1）工作面回采期間，采空區(qū)遺煤自然發(fā)火是煤礦安全工作的重點和難點，不及時進行處理就容易引發(fā)相應的煤礦安全事故。

（2）傳統(tǒng)單一的地表掩埋、黃泥灌漿等滅火技術的效果不佳，利用先進的地面測氡探測技術對工作面的高溫異常區(qū)域進行確定，再采用鉆孔探測確定位置和深度，其次進行鉆孔注漿技術。針對采空區(qū)再實施注氮技術的應用，能有效地控制CO等有害氣體的超限。

（3）多種防滅火措施的綜合使用，使騰暉煤礦1201工作面的采空區(qū)遺煤自然發(fā)火問題得到控制，有效地降低了火區(qū)內CO、C2H4等有害氣體濃度。本次對1201工作面采空區(qū)的防滅火的治理合理，效果良好。