厚煤層綜放開(kāi)采安全技術(shù)研究

劉書(shū)華 侍大軍

（兗礦集團(tuán)兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧272000）

隨著煤礦綜放開(kāi)采技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國(guó)煤礦開(kāi)采效率和煤礦企業(yè)效益顯著提升。一個(gè)年產(chǎn)量達(dá)到600 萬(wàn)噸的礦井通?？梢砸坏V一面，因此，確保綜放開(kāi)采過(guò)程中的安全非常關(guān)鍵。煤礦綜放開(kāi)采過(guò)程中會(huì)在采空區(qū)殘留大量的煤，具有較大的下落高度以及嚴(yán)重的漏風(fēng)現(xiàn)象，帶來(lái)許多安全問(wèn)題，例如火災(zāi)，瓦斯爆炸、粉塵污染等。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤礦中超過(guò)一半的綜采面存在自燃的危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。如陽(yáng)泉一號(hào)煤礦曾經(jīng)發(fā)生火災(zāi)事故，就是由于自燃造成的嚴(yán)重火災(zāi)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為有效保障煤礦安全開(kāi)采，需要對(duì)具有易自燃特點(diǎn)厚煤層綜放開(kāi)采安全技術(shù)進(jìn)行深入研究，基于此，本文分析了防治綜采煤層自燃技術(shù)，這對(duì)于確保的綜采安全來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。

1 綜采工作面概況

完全機(jī)械化的9315 綜采工作面位于礦井西翼，上部邊界為9313 綜采工作面隔離煤柱，下部邊界為未開(kāi)采的9318 綜采工作面隔離煤柱。9315 綜采工作面煤層為原始煤層，回風(fēng)順槽長(zhǎng)970m，運(yùn)輸順槽長(zhǎng)945m，可采走向775m，傾斜長(zhǎng)96m-125m，平均106m，傾角55°，可采煤量983，000 噸。工作面采用傾斜特厚煤層走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法一次采全高，全部垮落法管理頂板。綜采工作面9315 為單一煤層結(jié)構(gòu)，煤層厚度平均12.6m，變化不大，煤層堅(jiān)硬易碎易自，采用長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法一次采全高，全部垮落法管理頂板。

2 厚煤層綜采工作面巷道支護(hù)施工

支護(hù)施工基本步驟：爆破- 頂板、墻錨設(shè)置- 出貨排矸-金屬支撐架設(shè)置- 金屬網(wǎng)鋪設(shè)- 混凝土噴射- 底板密封處理-錨桿錨索。具體施工要點(diǎn)如下：

（1）采用光面爆破作為掘金方式。（2）露在孔洞外的錨桿長(zhǎng)120mm，托盤應(yīng)和巷道壁緊緊貼合，螺母擰緊扭矩不能低于185N.m。（3）安裝金屬支架時(shí)，電纜成對(duì)排列，螺母的擰緊扭矩不能低于350N.m。用力拉板上部排列整齊形成一條線。（4）鋪設(shè)金屬網(wǎng)時(shí)，需平直，網(wǎng)與網(wǎng)相連。（5）底板封閉，并且回填距離底板中心1250mm。

3 厚煤層綜采工作面防火措施

3.1 在深度較大的礦井中，如果支護(hù)失效，巷道變形將不斷增加。同時(shí)，巷道圍巖的塑性區(qū)也越來(lái)越大，會(huì)產(chǎn)生很多裂縫，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)量就會(huì)形成煤粉自熱自燃的環(huán)境條件，從而導(dǎo)致煤在巷道周圍的裂縫中自燃。

3.2 在圍巖中注入有助于提升煤體的強(qiáng)度和彈性系數(shù)，提高圍巖的自承能力，并相對(duì)減少裂縫有助于防止煤自燃。

3.3 由于白泥的非脫水特性，使用白泥注入來(lái)封閉煤體并阻塞煤體內(nèi)的孔隙是有效的。

3.4 在停產(chǎn)期間在綜放開(kāi)采工作面上部煤腔的通道中注入氣態(tài)氮，以防止采空區(qū)浮煤意外自燃。

3.5 采用超強(qiáng)支護(hù)技術(shù)支撐巷道，以避免巷道變形。在巷道使用過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)噴涂物有裂紋，分層、脫落的現(xiàn)象，應(yīng)該立即進(jìn)行補(bǔ)噴，當(dāng)巷道溫度上升或檢測(cè)到CO 時(shí)，應(yīng)及時(shí)鉆孔，在孔中注入白泥漿，以確保煤體與空氣隔絕。

3.6 做好工作面的安裝和拆卸，并認(rèn)真組織開(kāi)展初采工作，以確保所有工作均能順利進(jìn)行。

3.7 必須堅(jiān)持使用監(jiān)控系統(tǒng)以及每日預(yù)報(bào)。

以上防治煤礦綜放開(kāi)采工作面火災(zāi)的技術(shù)具有非常理想的實(shí)際效果。在805 綜放開(kāi)采工作面可以結(jié)合具體情況靈活運(yùn)用傾斜采煤，氣壓均勻的通風(fēng)，工作面推進(jìn)速度保持每天不少于38m，工作面前進(jìn)350 m 以上從未出現(xiàn)煤炭自燃的跡象，這說(shuō)明對(duì)綜采工作面采取全面防火措施是有效的。

4 厚煤層綜采工作面開(kāi)采安全措施

4.1 開(kāi)采前期的安全措施。（1）加快推進(jìn)速度，迅速切開(kāi)切口，提高回采率，盡量不要在采空區(qū)中留下浮煤。（2）每個(gè)作業(yè)班次完成作業(yè)后，需要用阻燃材料，如珍珠巖阻塞上下隅角，以阻止空氣泄漏到采空區(qū)。（3）開(kāi)始回采之前將氮?dú)庾⑷牍艿李A(yù)先埋在運(yùn)輸巷道側(cè)面的孔中，開(kāi)采18m 后，開(kāi)始注入氮?dú)饨M織煤氧化。（4）每個(gè)作業(yè)班次都要仔細(xì)檢查工作面的防火，并每天進(jìn)行采樣和分析，以進(jìn)行有效地監(jiān)控。

4.2 回采過(guò)程的安全措施。通過(guò)每月平衡生產(chǎn)并在工作面上保持一定速度的推進(jìn)實(shí)現(xiàn)快速回采，可以有效防止采空區(qū)自燃。配合向采空區(qū)注氮，每隔18m 由3m 長(zhǎng)泥堆成隔離墻，用珍珠巖密封以減少漏風(fēng)和采空區(qū)氮溢出，可以有效阻止采空區(qū)煤的氧化。巷道通過(guò)圓形棚全橫截面的水泥砂漿支護(hù)，并根據(jù)壓力和對(duì)巷道破壞程度及時(shí)進(jìn)行噴漿處理。以7-10m 的分隔角進(jìn)行注漿，縮短煤暴露煤在空氣中的停留時(shí)間。在巷道中超前支護(hù)，檢查煤體溫度，如高于30℃則泵送白泥，使其冷卻，避免在高溫時(shí)進(jìn)入采空區(qū)。全面考慮瓦斯、溫度等條件，在工作表面上合理分配空氣，最大程度地減少采空區(qū)的漏風(fēng)，每天測(cè)量風(fēng)量，并在風(fēng)量變化時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整以確保風(fēng)量穩(wěn)定。受季節(jié)和溫度變化的影響，回采過(guò)程中的綜采面配風(fēng)量1200-1500m3/min。定期分析瓦斯、CO 數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整工作面的抽采。

4.3 開(kāi)采末期的安全措施。采礦的最后階段是準(zhǔn)備回撤和拆卸設(shè)備的過(guò)程，也是防火最關(guān)鍵的時(shí)期。對(duì)工作組織，流程銜接要求更高。從在工作表面上放置網(wǎng)格到拆卸結(jié)束是一個(gè)復(fù)雜的工程。組織是否有序關(guān)系到煤炭自燃防治效果。805 綜采面采取順風(fēng)撤架，鋪網(wǎng)、劈幫的過(guò)程中配風(fēng)量1200m3/min，回撤時(shí)配風(fēng)量為680m3/min。

4.4 鋪網(wǎng)時(shí)采空區(qū)漏風(fēng)控制網(wǎng)之前，上隅角采空區(qū)15m 處、下隅角采空區(qū)20m 處用的白泥密閉；上隅角采空區(qū)15m、下隅角采空區(qū)20m、35 處，工作面每隔50m 處進(jìn)行氮?dú)夤茴A(yù)埋，鋪網(wǎng)后支架不移動(dòng)，上隅角、下隅角均向采空區(qū)55m、75m 處噴漿用于堵漏，將下隅角的氮?dú)庾⑷牍芨臑?5m 處注入氮?dú)狻?/p>

4.5 停采期間的安全措施。為了能隨時(shí)快速恢復(fù)開(kāi)采，工作面未關(guān)閉。從生產(chǎn)停機(jī)的第一周期開(kāi)始，工作班次減少了2 倍，配風(fēng)量1490m3/min 降低至780m3/min，在工作面框架側(cè)面的方向上噴漿35 m 以控制漏風(fēng)；臨時(shí)添加氮?dú)馊萘繛?80m3/h 的制氮機(jī)，將氮?dú)庾⑷胂掠缃堑臏\部20m 處，并分析噴涂層中的樣品，氧濃度為8.0%～9.6%，有效阻塞了漏風(fēng)源頭，原有的制氮機(jī)為采空區(qū)處注入。

經(jīng)過(guò)15 天的采樣和分析，工作面上160～175 架間的一氧化碳濃度增加，但都低于80ppm，上隅角采空區(qū)內(nèi)測(cè)溫度升高了2.8℃，無(wú)自燃，且采礦后無(wú)異常。這證明當(dāng)?shù)獨(dú)饬鬟^(guò)煤體時(shí)可以有效降低氧氣濃度并吸收了煤氧化過(guò)程中發(fā)出的熱量，從而有效減慢煤的溫度上升的速度，并降低環(huán)境溫度，從而破壞煤氧化的條件。

綜上所述，煤礦綜采技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，是實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采高產(chǎn)高效的有效手段。本文通過(guò)對(duì)易自燃厚煤層綜放開(kāi)采過(guò)程中的巷道支護(hù)施工、防火措施深入分析，提出了防止煤層自燃的新方法。其中巷道超前支護(hù)、向煤體注入白泥，噴漿、注氮等措施在確保煤礦安全生產(chǎn)中起著關(guān)鍵作用。巷道超前支護(hù)有效確保巷道圍巖的穩(wěn)定性，巷道在使用期間按未出現(xiàn)嚴(yán)重失修。從漏氣控制的角度來(lái)看，工作表面兩端每隔18m 用白泥創(chuàng)建一個(gè)3m 長(zhǎng)的隔墻，用珍珠巖密封以有效控制采空區(qū)漏風(fēng)。工作面上空氣的合理分布，向采空區(qū)注入氮有效控制了煤的自燃，靈活運(yùn)用傾斜采煤，氣壓均勻的通風(fēng)，工作面推進(jìn)速度保持每天不少于38m，工作面前進(jìn)350m 以上從未出現(xiàn)煤炭自燃的跡象。