低瓦斯礦井U型通風(fēng)工作面瓦斯綜合治理

溫勇鋒

摘 要：現(xiàn)全國大部分礦區(qū)都應(yīng)用綜合機械化放頂煤方法，主要由于其具有產(chǎn)量高、效益好的顯著優(yōu)點。在其回收期間，由于部分礦采掘銜接、設(shè)備銜接不合理等因素，導(dǎo)致工作面回收密閉時間超過45天，對礦井防滅火工作造成很大的壓力。只有解決好防滅火問題，才能保證工作面的順利回收。水峪煤業(yè)六采區(qū)61118工作面在回收期間采取以改變通風(fēng)方式為主，采空區(qū)注氮、采后灌漿為輔的防滅火手段，保證工作面的順利回收密閉。

關(guān)鍵詞：U型通風(fēng);綜放工作面;回收;防滅火;

1 工作面概況

水峪煤業(yè)六采區(qū)61118工作面北鄰6416（9#煤已采）采空區(qū)，西鄰六采區(qū)大巷，南鄰6120（9#、10+11#煤已采）采空區(qū)，東為正旺煤業(yè)有限責(zé)任公司。走向長1255m，傾斜長160m，可采儲量為141.1萬t，該工作面開采太原組之10+11#煤層，煤層平均厚度7.52m，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層傾角2°-9°，平均傾角6°，該煤層自燃傾向性等級為Ⅱ類，自燃傾向性質(zhì)為自燃，煤層具有爆炸性，火焰長度為200mm，最短發(fā)火期為50天。礦井瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井，但部分煤層瓦斯含量較大。

2 工作面回收期間的防滅火措施

工作面回收密閉期間，煤炭自燃事故屢有發(fā)生。在工作面停止推進期間，若時間超過煤炭最短發(fā)火期，且頂煤的回收率在80%左右，采空區(qū)內(nèi)存在大量的遺煤，由于有充分的氧氣供給及有良好的蓄熱條件，熱量不易散發(fā)。因此，采空區(qū)內(nèi)遺煤的自燃可能性增加。水峪煤業(yè)61118工作面于2016年9月20日開始停產(chǎn)，根據(jù)礦采掘銜接計劃，預(yù)計回收密閉時間超過45天，在此期間我礦采取以改變通風(fēng)方式為主，采空區(qū)注氮、采后灌漿為輔的防滅火措施，加強該工作面的防滅火管理，保證回收期間的防滅火安全。61118綜放工作面停采回收期間的防滅火分為三個過程：第一階段是停采前的防滅火措施;第二階段是停采期間的防滅火措施;第三階段是密閉后的防滅火措施。

2.1 停采前的防滅火措施

減少氧氣的供給。①加強上、下隅角的管理，如在不能充分垮落的情況下，應(yīng)進行強制放頂，以保證采空區(qū)的漏風(fēng)的最小化;②噴灑阻化劑，在距停采線60m范圍內(nèi)，對工作面采空區(qū)側(cè)進行噴灑，減少遺煤暴露時間;③對工作面通過預(yù)埋管路進行間歇性注氮，對采空區(qū)內(nèi)遺煤進行惰化。加強停采回收期間的氣體檢測。工作面回采結(jié)束前加強對氣體和溫度的監(jiān)測力度。在回風(fēng)隅角及采空區(qū)側(cè)每10個支架進行布置測點每班進行取樣分析，分析氣體種類包括O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等氣體。

2.2 停采期間的防滅火措施

回收期間首先需改變工作面通風(fēng)方式，把該工作面以前的回風(fēng)順槽在最短時間進行密閉，由以前的全風(fēng)壓供風(fēng)，變?yōu)榫植客L(fēng)機通風(fēng)，實現(xiàn)了由全礦井負壓通風(fēng)變?yōu)榫植客L(fēng)機正壓通風(fēng)，減少了采空區(qū)的漏風(fēng)。在61118材巷安裝兩臺同等能力的2×15kW的局部通風(fēng)機，對工作面進行回收。改變通風(fēng)方式后，具有以下有點：①使工作面的風(fēng)量減小，由原來的770m3/min左右，變?yōu)楝F(xiàn)在的370 m3/min左右，減小了采空區(qū)的漏風(fēng)量，對工作面的防滅火工作大大有利;②待61118運輸巷密閉后，工作面形成獨頭巷道，采空區(qū)的漏風(fēng)通道會大大的減小，進而使采空區(qū)氧化帶的“氧化自燃危險帶”發(fā)生轉(zhuǎn)移，由以前的進風(fēng)側(cè)轉(zhuǎn)移至以前的回風(fēng)側(cè)，延長了采空區(qū)遺煤自燃的期限;③在改變通風(fēng)方式后，采空區(qū)的自然帶明顯縮短，有效地防止了采空區(qū)內(nèi)的遺煤自燃。在改變61118工作面通風(fēng)方式后，進而能使61118采空區(qū)“三帶”發(fā)生變化（如圖1---1所示）。

經(jīng)過種種分析，得出在改變通風(fēng)方式后，確保了回采工作面在停采密閉時間超過45天內(nèi)的情況下，也能安全回收。

2.3 注氮防滅火

61118工作面回收期間，水峪煤業(yè)采取的是采空區(qū)埋管注氮方法，通過間歇式注氮方式，向采空區(qū)氧化帶注氮。采空區(qū)注入惰性氣體后，可對采空區(qū)內(nèi)部進行惰化，能有效地減少了氧氣與遺煤的接觸，進而可防止采空區(qū)遺煤的自燃。應(yīng)加快水峪煤業(yè)地面九采區(qū)注氮系統(tǒng)的建設(shè)，保證其能在短時間內(nèi)能進行使用。若不能使用，可加強井下移動式注氮系統(tǒng)的管理，當(dāng)工作面回風(fēng)流中出現(xiàn)CO并有上升趨勢時，需立即通過預(yù)埋管路向采空區(qū)注氮。水峪煤業(yè)注氮時間為每天8點班進行注氮，在進行注氮作業(yè)時，為了保證回采工作面的防滅火安全，工作面內(nèi)必須懸掛便攜式氧氣報警儀，且作業(yè)人員必須佩帶化學(xué)氧自救器。一旦氧氣低于18%，能使工人安全撤離。

2.4 密閉后的防滅火措施

根據(jù)我礦現(xiàn)狀，需對工作面采后進行灌漿，確保采空區(qū)不自燃，所以我礦選用的灌漿方式為采后灌漿。待61118工作面回采完畢后，盡快通過預(yù)留管路進行采后灌漿防滅火。

2.5 綜放工作面的瓦斯治理

綜放工作面如果呈現(xiàn)過高的瓦斯?jié)舛?，則會造成突發(fā)性的井下瓦斯爆炸，進而傷害到井下操作人員自身的安全。在此前提下，針對綜放工作面尤其需要關(guān)注潛在的瓦斯燃爆隱患，并且運用靈活措施來治理瓦斯。具體在采挖煤層以前，首先應(yīng)當(dāng)測定該區(qū)域現(xiàn)有的鉆孔壓差，避免超出最大的壓差限度，從而切實保障了煤層采挖的穩(wěn)定性以及安全性?，F(xiàn)階段當(dāng)采空區(qū)內(nèi)煤炭一旦發(fā)生自燃，可能直接導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)瓦斯發(fā)生爆炸。通過近年來各個瓦斯爆炸的實例可知，當(dāng)空氣中氧含量不足時就有減小瓦斯爆炸的可能性。但是，瓦斯爆炸的界限不僅取決于這種氣體的濃度，還部分地決定于采空區(qū)的溫度和氣壓。溫度和氣壓的增高使這個界限變大，反之變小。通過這一理論表明，向采空區(qū)內(nèi)注入氮氣后會使其氧含量大大的降低，當(dāng)氧含量不足時就能大大地減少采空區(qū)煤炭自燃的可能性。此外，對于治理綜放工作面的瓦斯還要做到運用信息科技手段來開展實時性的瓦斯?jié)舛葴y定。技術(shù)人員若能做到及時判定現(xiàn)有的瓦斯?jié)舛?，那么可以達到及早防控瓦斯燃爆風(fēng)險的效果。具體針對鉆孔操作來講，關(guān)鍵在于避免綜放工作面在短時間里迅速涌入較多瓦斯，同時還應(yīng)當(dāng)保證均勻布置工作面特定部位的鉆孔。

3 提前預(yù)測預(yù)報

提前預(yù)測預(yù)報可以準(zhǔn)確地為回采工作面停采回收期間煤炭自燃的各種跡象做出預(yù)報，是防治煤炭自燃的重要技術(shù)。水峪煤業(yè)利用束管分析法、監(jiān)測監(jiān)控和人工取樣監(jiān)測共同實現(xiàn)了煤炭自燃的提前預(yù)測預(yù)報。

3.1 束管分析法

束管分析法是目前全國各煤礦普遍用做預(yù)測預(yù)報煤炭自燃的方法。在回采工作面上隅角內(nèi)設(shè)置束管。每天對61118工作面及采空區(qū)的CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2氣體進行連續(xù)檢測并分析化驗，做好61118工作面的自燃火災(zāi)預(yù)測預(yù)報工作。

3.2 監(jiān)測監(jiān)控

監(jiān)測監(jiān)控是按照規(guī)定在61118材、運兩巷吊掛瓦斯、一氧化碳、溫度、氧氣、二氧化碳等傳感器，對各測點的數(shù)據(jù)實行24h連續(xù)監(jiān)測。

3.3 人工取樣監(jiān)測

①回采工作面的跟班瓦檢員需每班對工作面、上隅角、回風(fēng)流、絞車硐室的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度和氧氣濃度檢查至少2次，如出現(xiàn)異常時，需對異常地點的氣體每2h檢查一次，并對其進行取樣分析，及時匯報至通風(fēng)調(diào)度;②在回采工作面停采回收期間，瓦檢員必須每班對工作面每10個支架間的溫度、氣體等參數(shù)進行檢測，具體規(guī)定為每隔10架一個測點，對架間、行人側(cè)與架后進行檢測，并將檢測結(jié)果及時匯報至通風(fēng)調(diào)度，并做好相關(guān)記錄。上隅角、工作面支架間氣體如有異常情況，進行人工采樣、分析;③每3天對61118工作面進行人工取樣化驗分析，并與束管監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行比較，如發(fā)現(xiàn)異常，匯報領(lǐng)導(dǎo)，立即查明原因進行處理。

4 結(jié)束語

①通過對綜放工作面回采收間自然發(fā)火情況統(tǒng)計，必須對工作面回收期間采取防滅火措施;②鑒于對水峪煤業(yè)61118綜放工作面停采回收期間的防滅火工作，按回收時間分為停采前的防滅火措施、回收期間的防滅火措施和封閉后的防滅火措施，并根據(jù)不同階段的特點制定相對應(yīng)的防滅火措施;③對于水峪煤業(yè)61118綜放工作面停采回收期間的防滅火工作，采取以“預(yù)防為主，提前預(yù)報，綜合治理”為基礎(chǔ)的綜合防治措施，水峪煤業(yè)在采取上述防滅火措施后，一直到61118工作面密閉，都無任何發(fā)火跡象，保證了61118回采工作面的正?；厥?。

參考文獻：

[1]袁河津.煤礦安全規(guī)程專家解讀[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2016.