煤礦綜放工作面防滅火技術研究

(兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦，山東 濟寧 273500)

0 引言

自然發(fā)火煤層，尤其是運用綜采放頂煤工藝進行開采的煤層，其采空區(qū)存在較多的浮煤，若不能及時處理，極易導致自燃問題。為有效避免內(nèi)因火災的發(fā)生，在開采過程中可采取注凝膠、注氮等措施，以及運用賽福特SF-3高分子材料來封堵采空區(qū)的沿空掘巷，可有效避免內(nèi)因火災的產(chǎn)生。

1 工程概況

南屯煤礦井田，東邊起源為嶧山斷層，西邊臨界為里彥區(qū)和馬家樓斷層，南部則與北宿井田相臨，北邊接壤于東灘礦井。東西距離10.5 km，南北則存在5.2 km的寬度，共計為54.6 km2。該煤礦的設計公司為原華東煤炭基本建筑公司所設計。井田的地質儲量設計為33 019.7萬t，可開采的儲量為21 465.9萬t。煤層共有7層，3上，3、16上、17層整區(qū)具有穩(wěn)定的可采性，6、15上、18上層則只有局部可采?？刹傻拿簩庸灿?2.54 m的厚度，其中3上、3層煤總厚8.56 m，煤層保持3°～15°的角度。該礦井的沼氣濃度較低，存在爆炸的風險，各個煤層之間都存在自然發(fā)火的跡象。

2 開采過程中的防滅火措施

為有效避免內(nèi)部火災的發(fā)生，南屯煤礦采用了采空區(qū)注氮、煤層注水等措施來實現(xiàn)防滅火目的。為了抑制自然發(fā)火的發(fā)生及延伸，提高生產(chǎn)的安全性，筆者結合自身工作實踐，提出了一些綜放工作面在開采過程中的綜合防滅火措施。

2.1 建立監(jiān)測監(jiān)控和預測預報系統(tǒng)

1)建立束管監(jiān)測系統(tǒng)實施監(jiān)測。在軌道順槽采空區(qū)設置一個單芯束管，膠帶順槽應當在采空區(qū)回風隅角處設置一個單芯束管，并隨著作業(yè)面的掘進不斷向外推移，與回風暗斜井束管的主管路形成連接，聯(lián)接至監(jiān)測室，以完成O2，CO，CO2，N2等各種氣體的濃度進行嚴格監(jiān)測，促使防滅火工作得以正常展開。

2)建立監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實施監(jiān)測。在膠帶順槽JS2部位分別安裝1臺CO、CH4和溫度傳感器；膠帶順槽與煤壁之間的距離小于10 m處安裝1臺CH4傳感器；回風隅角部位分別安裝1臺氧氣及一氧化碳傳感器，利用監(jiān)測系統(tǒng)來傳輸相關數(shù)據(jù)，使其傳到調度指揮中心；在回風隅角的關門柱處，每班都需要設置一氧化碳、氧氣及甲烷易攜式報警儀，這些儀器的負責人為每班的班組長，確保儀器可隨時使用；開展有效的人工監(jiān)測，運用相應的氣體檢測儀來抽取樣本，使用氣相色譜分析儀進行分析，以此來檢測自然發(fā)火的狀況。人工采樣點的設置：進風及回風隅角、回風巷CO傳感器、10～60架范圍架后取點2個、留設的束管及其他異常部位。

2.2 采取綜合防滅火措施

1)注氮體系。采用移動式膜分離制氮設備來制造氮氣，經(jīng)過Φ 108無縫鋼管傳輸?shù)阶鳂I(yè)面中，每間隔4 h進行一次注氮，停止生產(chǎn)檢修階段需要24 h注氮。

2)注漿體系。在工業(yè)廣場之內(nèi)安裝相應的注漿系統(tǒng)，經(jīng)過Φ 159和Φ 108無縫鋼管分別傳輸?shù)杰壍理槻鄣拈_門部位和作業(yè)面，依據(jù)監(jiān)測的實際狀況來進行運用。

3)噴灑阻化劑系統(tǒng)。采用移動式噴射泵來噴灑阻化劑，并經(jīng)過Φ 13高壓膠管傳輸?shù)阶鳂I(yè)面，每天都需要噴灑端頭。

4)安裝防火門。分別在膠帶及軌道的順槽部位設置1個防火門。

2012年12月，習近平總書記在廣東考察時指出：“要尊重人民首創(chuàng)精神，尊重實踐、尊重創(chuàng)造、鼓勵大膽探索、勇于開拓，聚合各項相關改革協(xié)調推進的正能量?！边@里，他所談的正能量，與毛澤東同志所說的“調動一切積極因素，團結一切可以團結的力量”的基本精神是一致的。

5)筑起隔離墻。在回采的過程中，每間隔50 m就需要在兩順槽筑起隔離墻，避免頂板塌落之后三角形懸頂區(qū)域形成導風通道。

2.3 終采和回撤期間的防滅火措施

1)增強灑水。作業(yè)面應當延長至停采線50 m之后，及時有效地處理兩順槽端部的遺煤，充分潤濕粉碎煤體，減小煤體的氧化速率。

2)強化觀測。在進行停采及撤架的過程中，應當對作業(yè)面及采空區(qū)進行嚴格檢測，并及時校正CO與溫度傳感器，保證靈敏度及可靠性。

3)適當調節(jié)風量。停采之后，應當對風量進行適當?shù)恼{整，使其維持在800 m3/min左右，隨著支架回撤，在成為掩護架之后，作業(yè)面應當采取軌道順槽局部供風，利用Φ 800 mm風筒聯(lián)接至回撤部位。

4)設置感溫光纜。在兩順槽及停采線的切眼部位安裝感溫光纜，以實時監(jiān)測溫度變化。

5)注入凝膠。在回撤支架的過程中，作業(yè)面頂板塌落之后應立即注入凝膠，及時處理遺煤。

6)筑造密閉墻。作業(yè)面在采取局扇供風之后，需要永久封閉運輸順槽部位的防火門。一旦完成回撤，則需要立即永久封閉上順槽處的防火門。

2.4 密閉后采空區(qū)防滅火措施

1)注氮。在封閉之后，應及時注入氮氣，并確保壓柱量維持在400 m2/h左右，利用作業(yè)面軌道順槽之內(nèi)的防滅火管道來進行壓注，當束管之內(nèi)氧氣的濃度降低到3%以下，則需要停止注入。

2)對氣體進行有效監(jiān)測。自封閉之后，開始采集束管及密閉內(nèi)外的樣品，并開展有效的檢測，充分了解采空區(qū)內(nèi)部氣體的變化狀況，同時對密閉內(nèi)、外形成的氣壓差進行分析。

4)涂刷封堵材料。通過將賽福特SF-3高分子材料噴涂在采空區(qū)兩側的沿空掘巷及兩順槽的穿層部位，以實現(xiàn)堵漏的目的。

3 實施效果分析

3.1 回采期間效果分析

南屯煤礦在開展回采作業(yè)的過程中，對采空區(qū)內(nèi)的相關氣體進行分析，發(fā)現(xiàn)未產(chǎn)生煤層自燃現(xiàn)象，具備較好的防滅火效果。

3.2 密閉后采空區(qū)防滅火效果分析

南屯煤礦通過對密閉后采空區(qū)采取各個防滅火措施之后的氣體進行分析可知，不存在煤層自燃問題，具有較好的防滅火作用。

3.3 噴涂封堵材料效果分析

南屯煤礦采空區(qū)在開展防滅火管理的過程中，由于壓力會對其兩側的沿空掘巷造成一定的影響，進而導致煤巖柱出現(xiàn)裂縫，采空區(qū)出現(xiàn)漏風問題。在運用賽福特SF-3高分子材料進行堵漏之后，利用了感溫光纜來監(jiān)測溫度的前后變化，結果發(fā)現(xiàn)，這是一種科學有效的防滅火措施。

4 結語

通過在南屯煤礦多年防滅火工作實踐，以及結合自身的一些防滅火知識，筆者認為要想做好綜放工作面的防滅火工作，必須充分重視以下幾點。

1)應創(chuàng)建起有效地監(jiān)測監(jiān)控及預報體系，對采空區(qū)內(nèi)煤層發(fā)生的自燃狀況進行實時監(jiān)測，并依據(jù)監(jiān)測的結果來進行預報，及時采取有效的措施進行預滅火。

2)應通過應用噴灑阻化劑、注入氮氣等措施來開展防滅火工作，這樣可有效避免采空區(qū)發(fā)生火災事故。

3)在采空區(qū)周圍沿空掘巷的過程中，可以利用賽福特SF-3高分子材料來進行堵漏，并再次壓制相應的惰性氣體，這樣可達到更好的防滅火效果。