回采工作面過地質構造帶期間防滅火技術應用

董學文

摘 要：回采工作面受地質構造帶影響，推進速度較慢，引起CO濃度異常。針對上述情況采用降低回采面供風量，密閉采空區(qū)以及注N2等技術措施，降低了采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度，消除了采空區(qū)內(nèi)煤炭自燃風險，保證了回采工作的正常推進。

關鍵詞：回采面;地質構造;防滅火

煤炭回采時難以避免的會在采空區(qū)內(nèi)遺留部分煤炭，而采空區(qū)遺煤自燃嚴重影響回采工作面的安全生產(chǎn)。當煤層本身具有發(fā)火性時，加之回采工作面推進速度慢，采空區(qū)漏風等，都增加了煤炭自燃的可能性。特別是回采面過地質構造帶期間防滅火工作十分必要，因此，針對回采面的具體特征，針對性的采區(qū)防滅火技術對保證礦井的安全生產(chǎn)具有重要意義。

1 概況

某礦為年產(chǎn)240萬t，主材5號、8號、13號等煤層，現(xiàn)在井下回采30803回采工作面，開采8號煤層，回采面標高為+930～+980m，地面標高為+1208m～+1329m，回采面位于3采區(qū)西北側，北側為井田保安煤柱，東側為集中運輸巷，周邊為均為實體煤。5號、8號、13號煤層自燃發(fā)火傾向性燈具均為II類，屬于自燃煤層?；夭擅嬖谏a(chǎn)期間先后通過落差0.8m、3～5m的地質構造帶，回采工作面推進速度降低，采空區(qū)內(nèi)溢煤量增加，回采面檢測出CO濃度異常。

回采面正常生產(chǎn)期間的配風量在1200m3/min，絕對瓦斯涌出量為0.45 m3/min，回采面設計開采時間為10個月，整個采面的煤炭資源為240萬t，工作面走向長度為1800m，傾斜長度為260m。

2 治理方案

2.1 回采面CO濃度異常原因

①采空區(qū)內(nèi)遺留煤炭增加?；夭擅孢^地質構造帶時受到斷層影響，回采面在通過地質構造帶時，在通過落差為0.5m的斷層期間，斷層的最大影響面積達到450m2，在通過落差為3～5m的斷層時，斷層的影響面積達到3650m2，過斷層期間煤層的平均厚度在3.5m，采空區(qū)遺漏的煤炭量增加，遺煤時間長;②回采面推進過程中受到地質構造影響明顯，在接近停采線附近仍有一落差為3.5m斷層，工作面的日均推進速度僅為1m，同時受到政策影響，回采面停產(chǎn)一周，在該位置停留時間過長;③回采面推進時不能保證正常的推進速度，造成遺漏在采空區(qū)內(nèi)的處于氧化帶的煤炭時間過長，遺煤有較長的時間發(fā)生氧化，且未能采取有效的技術措施，減小向采空區(qū)內(nèi)的漏風量，當氧化產(chǎn)生的熱量集聚到一定程度時，加之氧氣充足，煤層發(fā)生自燃;④開采的8號煤層硫含量為4.2%，屬于高硫煤，煤層中含有黃鐵礦以及其他含硫礦物質，能夠與空氣中的氧氣迅速結合出現(xiàn)氧化反應，釋放出熱量，加速煤炭的氧化進度。

2.2 治理方案確定

由于30803回采工作面受到地質構造帶影響遺留的煤炭大多居于采空區(qū)的上部位置，同時采空區(qū)內(nèi)自燃發(fā)火發(fā)生在冒落位置較高的區(qū)域，采用常規(guī)的注漿、噴灑阻化劑等技術手段往往不能達到自燃發(fā)火區(qū)，起不到較好的治理效果。向采空區(qū)內(nèi)注入惰性的N2可以較好的從充填發(fā)火范圍，降低采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度，起到滅火作用。因此，針對30803回采面過地質構造帶期問題，采用封閉采空區(qū)并向采空區(qū)注入N2，并加強觀測及數(shù)據(jù)記錄。

3 具體實施方案

3.1 密閉施工

在回采面的進風以及回風巷施工密閉墻，采用不燃磚砌筑，密閉墻體的厚度不小于300mm，砌筑兩道間隔400mm墻體，并在中部充填黃土，夯實嚴密，確保不漏風。并在墻體周邊進行掏槽，具體的底槽、幫槽以及頂槽的深度均為300mm。施工的密閉墻體應與巷道周邊連接密切，并用水泥抹面。按照有關規(guī)定設置觀測孔、注氮孔、束管控等。

3.2 注氮系統(tǒng)

注氮滅火實際就是向采空區(qū)的氧化帶注入N2，降低氧化帶內(nèi)的氧氣含量（一般降低到3%以下），消除煤炭出現(xiàn)氧化的條件，達到防滅火的目的。

在井下采用移動式制氮泵，由工作面的進風巷開始注入，注入的流量為8m3/min，注入的N2濃度不得小于98%，以盡量減少采空區(qū)內(nèi)氧氣含量。注氮前后做好日常的檢修，管理以及記錄工作，保證移動制氮泵的正常運轉。

3.3 回采面監(jiān)測

對可能出現(xiàn)CO異常的地點安裝束管監(jiān)測系統(tǒng)，利用束管以及傳感器等對回采面進風巷、回風巷以及密閉墻體內(nèi)外、上隅角位置的氣體成分進行監(jiān)測，具體需要監(jiān)測的主要參數(shù)有氧氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體含量及濃度，具體的束管布置如圖1所示。

3.4 其他輔助措施

當回采發(fā)現(xiàn)CO濃度異常時，在保證回采面通風需要的前提下盡量的降低供風量，減小向采空區(qū)的漏風量;并對回采面附近的煤壁進行噴漿，并噴灑阻化劑;查看回采面對應的地表裂隙情況，當發(fā)現(xiàn)地表有裂縫時及時進行注漿封堵。

4 防治效果分析

4.1 取樣成分分析

從開始對回采面采空區(qū)進行封閉注N2之后，回采面上隅角CO濃度分布如圖2所示。在2月28號發(fā)現(xiàn)CO濃度異常時采用降低通風量、施工密閉墻、注N2等一系列措施，在隨后的2周之間內(nèi)CO濃度持續(xù)升高，后迅速降低。到3月2號之后CO濃度降低到安全值以內(nèi)。

圖2CO監(jiān)測數(shù)據(jù)

4.2 治理效果

在對回采面進行密閉注N2之后，由于注N2初期，采空區(qū)內(nèi)氧氣濃度較高，遺煤繼續(xù)發(fā)生氧化，上隅角CO濃度增高，并伴隨著CH4濃度增加，隨著注N2量增加，采空區(qū)氧氣濃度迅速降低，CO、CH4開始降低，但是由于采空區(qū)內(nèi)仍可能存在有高溫點，當上隅角測定的CO濃度降低到10ppm之內(nèi)，O2濃度降低到3%以內(nèi)，且數(shù)據(jù)保持1個月之上，采能確定采空區(qū)發(fā)火隱患已經(jīng)完全杜絕，可以啟封密閉墻，回采回采工作面的正常生產(chǎn)。

5 總結

回采面生產(chǎn)受到地質構造帶影響，回采面推進速度緩慢，采空區(qū)內(nèi)遺落煤炭量增加，結合礦井生產(chǎn)實際情況及防滅火設備，提出采用降低回采面風量，并向采空區(qū)注N2的防滅火技術措施。現(xiàn)場應用結果較為顯著，消除了采空區(qū)發(fā)火隱患，保證了回采工作的正常開展。

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