深井易自燃煤層超長(zhǎng)工作面收作期間綜合防滅火技術(shù)應(yīng)用

柳俊

摘 要：口孜東礦111303工作面為首采工作面，工作面所屬13-1煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類，屬容易自燃煤層，最短發(fā)火期為36天。111303工作面在回采過(guò)程中受斷層、地壓影響，工作面收作進(jìn)度慢導(dǎo)致工作面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的自然發(fā)火隱患。針對(duì)此情況，口孜東礦綜合運(yùn)用多種防滅火措施，有效抑制采空區(qū)內(nèi)遺煤氧化，確保工作面安全收作，為工作面防滅火工作提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)工作面;工作面收作;綜合防滅火技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD752.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）03-0144-02

1 工作面基本情況

口孜東礦一水平為-967m，111303工作面為該水平布置的首采工作面，沿煤層走向方向布置，采取后退式開(kāi)采方案。該工作面回采的13-1煤層平均含1層夾矸，主要為炭質(zhì)泥巖及泥巖，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;面內(nèi)煤層厚度0.20～5.03m，平均厚度約為4.35m，煤層傾角8°～15°，平均傾角約為11°。屬穩(wěn)定可采煤層。工作面老頂為細(xì)砂巖，厚度2.2m-5.4m，平均厚度3.3m，灰白色，成分以石英長(zhǎng)石為主，局部較松軟;直接頂為泥巖，巖層厚度0.3m—2.7m，平均厚度1.2m，灰色，塊狀，平坦斷口，滑面發(fā)育，見(jiàn)植物化石碎片;底板主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖和炭質(zhì)泥巖組成，厚度3.2m—5.6m，平均厚度4.4m。

工作面軌道順槽長(zhǎng)度約1978m，膠帶機(jī)順槽長(zhǎng)度為1970m，工作面斜長(zhǎng)約324m（布置綜采支架184架），采用走向長(zhǎng)壁回采法，綜合機(jī)械化采煤法，一次性采全高。礦井13-1煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類，屬容易自燃煤層，最短發(fā)火期為36天。

111303工作面受地質(zhì)條件影響，工作面收作時(shí)間長(zhǎng)，停采至工作面封閉結(jié)束歷時(shí)155天，工作面收作期間存在較大采空區(qū)自然發(fā)火隱患。

2 工作面收作期間采取的綜合防滅火措施

2.1 調(diào)整工作面通風(fēng)系統(tǒng)

工作面收作期間，對(duì)111303工作面實(shí)行均壓措施，將工作面風(fēng)量從2360m3/min調(diào)節(jié)至1200m3/min，并在支架拆除前將工作面由上行通風(fēng)改為下行通風(fēng)。

2.2 調(diào)整工作面高抽巷瓦斯抽采負(fù)壓

收作期間高抽巷瓦斯抽采既要從防火角度考慮，減少采空區(qū)漏風(fēng)量，為工作面防滅火創(chuàng)造條件，同時(shí)也要考慮采空區(qū)內(nèi)瓦斯的積聚問(wèn)題，防止瓦斯積聚。由此，111303綜采工作面高抽巷抽采負(fù)壓要逐步調(diào)整，并要密切觀察高抽巷內(nèi)、上隅角附近及工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛茸兓闆r，將高抽巷抽采負(fù)壓控制在5～10KPa范圍，抽采量亦逐漸降低。

2.3 工作面防火檢查措施

111303工作面在鋪網(wǎng)及回撤期間，每天安排人員對(duì)工作面回風(fēng)流、回風(fēng)隅角、綜采支架架間、高抽巷瓦斯管路內(nèi)等地點(diǎn)的CO進(jìn)行全面普查，并掛牌管理。

2.3.1 工作面回風(fēng)隅角CO檢測(cè)

回風(fēng)隅角內(nèi)CO檢測(cè)方法為預(yù)先埋設(shè)CO檢測(cè)搗管，檢測(cè)搗管使用6分鍍鋅鐵管（前端為200mm花管），預(yù)先埋入回風(fēng)隅角內(nèi)2000mm以上，末端采用取樣變頭悶上，使用檢定器、膠皮管、CO鑒定管抽氣檢測(cè)，并用取樣球膽取樣至地面進(jìn)行色譜分析。

2.3.2 工作面架間CO檢測(cè)

工作面平均按5架一個(gè)測(cè)點(diǎn)布置，其中奇數(shù)測(cè)點(diǎn)預(yù)埋檢測(cè)管長(zhǎng)度為16m，偶數(shù)測(cè)點(diǎn)預(yù)埋檢測(cè)管長(zhǎng)度為8m，檢測(cè)搗管使用6分鍍鋅鐵管（前端為1000mm花管），利用人工檢測(cè)CO，當(dāng)孔內(nèi)CO變化異常（達(dá)到日常觀測(cè)數(shù)據(jù)的1.5倍或達(dá)到50ppm）時(shí)進(jìn)行取樣分析。

2.4 灌漿防滅火措施

（1）工作面回采至鋪網(wǎng)線40m時(shí)，每天灌漿一次，每次灌漿量不少于200m3，工作面回采至鋪網(wǎng)線25m時(shí)，每天灌漿3次，每次灌漿量不少于200m3（灌漿期間可適量添加三相發(fā)泡劑）。111303工作面收作期間累計(jì)灌漿達(dá)45000m3。（2）工作面回采至鋪網(wǎng)線40m時(shí)，工作面增加布置一路灌漿管路，與原灌漿管路合茬并實(shí)現(xiàn)采空區(qū)交替式灌漿，第一路灌漿管路灌漿點(diǎn)落在工作面鋪網(wǎng)前40m，第二路灌漿管路灌漿點(diǎn)落在工作面停采線前前20m。

2.5 注氮防滅火措施

工作面注氮管路第一路在工作面鋪網(wǎng)前35m開(kāi)始預(yù)埋，第二路在工作面鋪網(wǎng)前20m開(kāi)始預(yù)埋，采用交替式布置，11303工作面收作期間累計(jì)注氮達(dá)1720000m3。

2.6 注液態(tài)二氧化碳防滅火措施

（1）液態(tài)CO2在工作面停采線向東80開(kāi)始灌注，每次注液態(tài)CO2，不少于14m3。（2）注液態(tài)CO2管路布置。根據(jù)工作面長(zhǎng)度按3個(gè)區(qū)域進(jìn)行預(yù)埋，每處預(yù)埋2根Φ51mm高壓軟管，三路管路分別布置在工作面回風(fēng)隅角、60#-65#架及120#-125#架，在工作面停采線向東35m和50m分兩路管路預(yù)埋。（3）根據(jù)罐車裝載能力，111303工作面每循環(huán)灌注量應(yīng)保證在14m3。工作面按3路管路布置，每路注液態(tài)CO2不低于4m3，剩余2m3可根據(jù)工作面采空區(qū)氧化情況隨時(shí)調(diào)整灌注，111303工作面收作期間灌注液態(tài)CO2合計(jì)340m3。

2.7 噴注充填材料堵漏措施

（1）對(duì)工作面進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)隅角及上下端頭各60m范圍架間、架頂漏風(fēng)點(diǎn)，采用噴注充填材料進(jìn)行堵漏，減少向采空區(qū)漏風(fēng)。（2）對(duì)工作面上隅角接頂區(qū)域進(jìn)行高密度噴注，并對(duì)工作面160-184#架前沿進(jìn)行堵漏噴注，確保工作面上隅角接頂區(qū)不漏風(fēng)，截止收作結(jié)束，累計(jì)噴注充填材料30720kg。

2.8 打鉆定點(diǎn)注漿防滅火措施

在111303工作面軌道順槽施工鉆場(chǎng)向灌漿盲區(qū)（回風(fēng)隅角至160#架）施工7個(gè)防滅火灌漿鉆孔進(jìn)入采空區(qū)15-20m，高于架頂5m的鉆孔下設(shè)聚乙烯雙抗管并采用“兩堵一注”封孔工藝封孔，封孔48h后利用鉆孔向該區(qū)域灌漿，鉆孔設(shè)計(jì)布置如圖1所示。

3 項(xiàng)目的使用效果

111303工作面為礦井首個(gè)收作工作面，受工作面地質(zhì)條件限制，采空區(qū)內(nèi)遺煤多，且13-1煤層最短發(fā)火期僅36天，致使工作面自燃發(fā)火隱患大。采用了綜合防滅火技術(shù)方案后，通過(guò)CO傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)值、人工搗孔、取樣進(jìn)行色譜分析等各種手段觀測(cè)有關(guān)氣體數(shù)據(jù)，可以看出工作面CO總體呈下降趨勢(shì)，表明111303工作面收作期間采取綜合防滅火措施得力，效果明顯，圖2截取的是工作面179#架間CO變化曲線圖。

4 深井高地壓超長(zhǎng)工作面收作期間防滅火工作總結(jié)

4.1 高地壓超長(zhǎng)綜采工作面防滅火工作的困難性

高地壓超長(zhǎng)綜采工作面（工作面斜長(zhǎng)達(dá)324m，布置184架綜采液壓支架）受地壓影響較大，工作面刷擴(kuò)期間頂板條件差，給刷擴(kuò)進(jìn)度帶來(lái)一定影響，且工作面支架回撤打運(yùn)路線長(zhǎng)，打運(yùn)路線維護(hù)困難，導(dǎo)致工作面支架回撤速度慢，工作面收作時(shí)間長(zhǎng)，由于13-1煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅰ類，屬容易自燃煤層，最短發(fā)火期為36天，造成111303工作面收作期間防滅火工作困難。

4.2 高地壓超長(zhǎng)綜采工作面防滅火措施實(shí)施的及時(shí)行及針對(duì)性

根據(jù)以上情況，口孜東礦及時(shí)采取各類針對(duì)性防火措施，充分利用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置進(jìn)行井下重點(diǎn)區(qū)域防滅火，另在工作面收作期間每日收集采空區(qū)內(nèi)CO變化情況并繪制出曲線以供研究，通過(guò)采取人工檢測(cè)、取樣色譜分析等方法找出采空區(qū)內(nèi)存在的高溫隱患點(diǎn)并及時(shí)采取注氮、注液態(tài)二氧化碳、定點(diǎn)注漿等措施將隱患及時(shí)消除。