綜放工作面瓦斯與自然發(fā)火綜合治理技術(shù)

孟偉峰 秦 鵬 趙厚春

（山東省天安礦業(yè)集團(tuán)業(yè)有限公司，山東 曲阜 273155）

1 概述

星村煤礦3311工作面面長150m，是該礦第一個(gè)超長工作面。工作面采用兩條巷道（軌道順槽和運(yùn)輸順槽）布置，其中軌道順槽作為進(jìn)風(fēng)、運(yùn)料等輔助運(yùn)輸用，運(yùn)輸順槽作為回風(fēng)、煤流運(yùn)輸。兩順槽均沿煤層底板掘進(jìn)，通過運(yùn)煤巷聯(lián)絡(luò)。煤層厚度平均8.3m，工作面采用單一走向長壁后退式采煤法，綜合機(jī)械化放頂煤回采工藝。雙滾筒電牽引采煤機(jī)割煤，進(jìn)刀方式為中部斜切進(jìn)刀，往返一次進(jìn)一刀，采高2.6±0.1m，截深0.63m。工作面機(jī)采高度定為2.6m，放煤高度平均為5.7m，采放比為1:2.19。該工作面瓦斯含量1.6950～2.0486m3/t。開采的三煤為Ⅱ類自燃煤層，自然發(fā)火期短（試驗(yàn)最短24d），煤塵具有強(qiáng)爆炸性，原始地溫33℃，工作面瓦斯涌出異常，月推進(jìn)度在50m左右。鄰近的3307里面初采、回采過程中發(fā)生自燃隱患，回風(fēng)流一氧化碳傳感器、回風(fēng)隅角甲烷傳感器多次超限報(bào)警。經(jīng)分析，3311工作面存在自然發(fā)火重大風(fēng)險(xiǎn)，瓦斯存在較大風(fēng)險(xiǎn)。為有效地預(yù)防自然發(fā)火和瓦斯事故，針對工作面初采、正?；夭伞⒛┎傻忍厥怆A段采取不同的措施確保安全生產(chǎn)。

2 防火防瓦斯綜合技術(shù)

2.1 初采防火防瓦斯治理

初采時(shí)不放頂煤，始采線處存在大量遺煤，采用切眼噴霧、注氮置換抑制氧氣、兩端頭遺煤防火處理等手段確保防火防瓦斯安全。

（1）切眼噴霧。工作面溜尾在切眼非采側(cè)頂板沿工作面方向鋪設(shè)一路不小于Φ25mm的鋼管，長度不小于20m，噴頭不少于10個(gè)，間距1～2m。工作面溜頭在切眼非采側(cè)頂板沿工作面方向鋪設(shè)一路不小于Φ25mm的鋼管，長度為10m，噴頭不少于10個(gè)，噴頭間距不大于1m。所有噴頭朝向工作面推采方向。回采后將Φ25mm管路與兩順槽水管、注漿管或注膠管連接，噴水或防火劑濕潤采空區(qū)始采線遺煤。如圖1所示。

圖1 切眼噴霧布置示意圖

（2）其他手段。初采50m采空區(qū)注漿盡量達(dá)到飽和狀態(tài)；大流量注氮?dú)庖种蒲鯕庵脫Q瓦斯；兩端頭遺煤防火處理抑制煤炭自燃。

2.2 正常回采期間防火防瓦斯治理

正?；夭善陂g主要是處理兩順槽頂煤及兩端頭遺煤，保證工作面回采速度，提高回采率，減少采空區(qū)遺煤。

（1）頂板防火鉆孔。由于沖擊地壓卸壓因素的影響，導(dǎo)致煤體破碎且煤體埋藏深。為有效防止破碎煤體自然發(fā)火，利用錨桿鉆機(jī)等工具在切眼刷幫頂板施工三排鉆孔，鉆孔位置為距切眼采幫0.5m、2m、3.5m左右的適當(dāng)位置；割煤機(jī)安裝位置施工四排鉆孔，鉆孔位置距切眼采幫0.5m、2m、3.5m、4.5m左右頂板適當(dāng)位置，靠采幫最近鉆孔角度為60～80°，角度朝向采幫方向，深度5m左右或見到巖石頂；其余位置鉆孔垂直于頂板施工，深度5m左右見到巖石頂板，孔間距1.5m左右，排間距2m左右，根據(jù)切眼頂板破碎情況適當(dāng)增加鉆孔數(shù)量，間排可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。

（2）提高煤炭回收率。煤炭回收率不低于89%，做到精采，使用后溜矸石填隙技術(shù)，減少采空區(qū)遺煤。

2.3 末采及回撤期間防火防瓦斯治理

末采回撤期間工作面停工時(shí)間較長，在保證采空區(qū)注漿力求達(dá)到采空區(qū)飽和、注氮控制采空區(qū)自然發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)、置換采空區(qū)瓦斯同時(shí)，快速組織人員施工支架前、間、后防火鉆孔，實(shí)施大流量注膠控制自然發(fā)火發(fā)展，移動注膠系統(tǒng)對重點(diǎn)區(qū)域補(bǔ)注。沿后溜敷設(shè)一路注漿管（支架回撤后對三角區(qū)注漿充填），同時(shí)每班安排人員對三角區(qū)木料、遺煤噴灑防火劑，控制了三角區(qū)自然發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)。及時(shí)縮風(fēng)、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)、保證回撤速度等手段有效地預(yù)防了末采回撤期間的防火、防瓦斯安全。

2.4 強(qiáng)化常規(guī)防滅火措施

（1）采空區(qū)注漿每周不少于2次，注漿量不低于500m3，工作面末采時(shí)盡量達(dá)到采空區(qū)注漿飽和。

（2）出現(xiàn)隱患時(shí)，及時(shí)敷設(shè)多出口注漿管，每班注氮，注氮強(qiáng)度不少于700m3/h，置換采空區(qū)瓦斯。

2.5 加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控及人工采樣

（1）瓦斯檢查工巡回檢查工作面瓦斯；采樣工抽取采空區(qū)氣樣、工作面采樣分析；安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)甲烷、一氧化碳、溫度、風(fēng)速等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（2）兩順采空區(qū)束管設(shè)置點(diǎn)間距不大于20m，進(jìn)入采空區(qū)超過70m后可終止，每周取樣分析不少于5次；束管采樣口使用花管，沿巷道幫部引至煤壁外，不能采樣時(shí)必須及時(shí)補(bǔ)點(diǎn)；兩順設(shè)置的束管取樣點(diǎn)至少2路引至運(yùn)煤巷外；束管穿過充填擋墻時(shí)，使用鋼管保護(hù)。

2.6 效果檢驗(yàn)

采取以上措施后，該工作面自2017年6月10日回采以來回風(fēng)流一氧化碳濃度變化曲線如圖2所示。回風(fēng)流一氧化碳濃度低于自然發(fā)火隱患預(yù)警值，采空區(qū)及頂煤設(shè)置束管采樣分析一氧化碳濃度不超過300ppm。

圖2 3311綜放面回風(fēng)流一氧化碳濃度變化曲線

從圖2可以看出，采取以上綜合防滅火措施后，回風(fēng)流一氧化碳濃度穩(wěn)定在10ppm以內(nèi)，保證了3311工作面的安全生產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）針對初采綜放工作面始采線處遺煤，采用切眼噴霧、注氮置換抑制氧氣、兩端頭遺煤防火處理等手段確保防火、防瓦斯安全。

（2）正?；夭删C放面通過增加注漿量、適時(shí)注氮、保證回采速度、提高回采率、加強(qiáng)檢測與分析等綜合防治措施，保障了綜放工作面的回采安全。

（3）工作面末采期間通過強(qiáng)化常規(guī)防滅火措施、加大注漿量保證采空區(qū)飽和、減少采空區(qū)漏風(fēng)、加強(qiáng)監(jiān)測監(jiān)控等手段有效保證了工作面回撤期間防火防瓦斯安全。