孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)應(yīng)用研究

潘宏波

（山西煤炭運銷集團錦瑞煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

工作面防滅火一直是自燃、易自燃煤層礦井安全工作的重點，也是廣大專家學(xué)者的研究方向[1-2]。孤島工作面由于兩側(cè)均為采空區(qū)，其兩側(cè)端頭受采動影響劇烈，煤柱易出現(xiàn)大量裂隙，極易與采空區(qū)導(dǎo)通，加大了防滅火工作的難度，需對其進行深入研究[3-4]。本文通過井下應(yīng)用分析孤島工作面回采期間的防滅火技術(shù)措施，總結(jié)其應(yīng)用經(jīng)驗，可為類似情況工作面防滅火提供參考借鑒。

1 工程概況分析

1.1 工作面概況

錦瑞煤礦8208工作面屬于孤島工作面，兩順槽與8206面、8204面采空區(qū)之間煤柱均為5m；工作面煤層底板標高+510.6～ +462.2m；工作面開采8號煤，煤層局部含有泥巖、粉砂巖夾矸，厚度0～0.8m，平均0.3m；煤層硬度1～3；煤厚變化幅度較大，厚度在2.7～5.3m之間，平均4.06m；傾斜方向上煤層傾角0～9°，平均3°，總體上北高南低，東高西低；屬于自燃煤層。該面回采區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造中等偏復(fù)雜，掘進期間實際揭露正斷層9條、底鼓3條，三維地震勘探測得處在回采區(qū)域內(nèi)有2條正斷層。

1.2 煤層自燃分析

根據(jù)8208孤島工作面情況，其存在的煤層自燃區(qū)域如下：

（1）鄰近采空區(qū)自燃。8208工作面與鄰近采空區(qū)間煤柱為5m，煤柱易被壓裂而產(chǎn)生裂隙向鄰近采空區(qū)漏風(fēng)。由于鄰近采空區(qū)遺煤較多，且已被氧化，其溫度可能比較高，如果8208工作面開采過程中煤柱壓裂并向老空區(qū)漏風(fēng)，極有可能發(fā)生相鄰采空區(qū)自燃。

（2）煤柱斷層帶、破碎帶和導(dǎo)通采空區(qū)的工作面順槽附近等區(qū)域出現(xiàn)自燃。8208工作面順槽已揭露一些斷層，并已切空煤柱，可形成鄰近采空區(qū)之間的漏風(fēng)通道，自燃危險性較大。

（3）采空區(qū)兩道、開切眼和停采線煤體自燃。工作面安裝設(shè)備初采期間和停采撤架期間開采速度慢，且不放煤，極易出現(xiàn)煤層自燃。

2 孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)

2.1 切眼處注復(fù)合膠體防火

為了防止相鄰采空區(qū)的遺煤自燃，通過鉆孔向鄰近采空區(qū)兩道壓注粉煤灰膠體。

（1）注膠范圍

在工作面推過切眼后，強制放下工作面兩道頂煤，并向碎煤里壓注復(fù)合膠體，在工作面兩側(cè)形成長寬高分別為15m、10m和8m的膠體隔離帶，可以有效防止采空區(qū)漏風(fēng)。如圖1所示。

圖1 切眼處注膠防火

（2）注膠鉆孔布置

注膠鉆孔位于工作面切眼前方進風(fēng)順槽頂板內(nèi)，共施工兩個注膠鉆孔，一個鉆孔開孔位置在進風(fēng)順槽頂板中部，另一個鉆孔開孔位置在進風(fēng)順槽外幫1m，兩個注膠鉆孔孔底均位于切眼中部距底板6m處。在工作面推出切眼后，向工作面采空區(qū)注膠。

（3）注膠前的準備工作

注膠前采用碎煤袋封堵工作面兩側(cè)端頭支架后部懸頂空間，要求接頂，且沿走向充填厚度為2m，以減少膠體泄漏，封堵嚴實方可進行注膠作業(yè)。如圖2所示。

圖2 采空區(qū)兩道沙袋充填示意圖

（4）注膠量及膠體材料用量

結(jié)合8208工作面實際情況，結(jié)合本礦以往防滅火工作經(jīng)驗，以及本次注膠范圍，綜合確定8208孤島工作面切眼注膠隔離帶空隙率為0.5，注膠量為720m3。

2.2 正常生產(chǎn)期間工作面防滅火

在工作面正?；夭善陂g，為防止采空區(qū)漏風(fēng)需采取以下措施：（1）在兩側(cè)隅角懸掛風(fēng)簾；（2）每隔50～60m在工作面兩側(cè)隅角建立一個沙袋墻，墻厚為2m，并在其頂部安裝灌漿膠管；（3）隨著工作面向前推進，兩側(cè)隅角頂板垮落與沙袋結(jié)合，之后采用膠管進行注膠，最終沿回風(fēng)順槽和運輸順槽形成一定數(shù)量的膠體隔離段；（4）進風(fēng)順槽膠體隔離段沿傾向長8m，沿工作面方向?qū)?m，高度切頂，回風(fēng)順槽沿傾向長6m，沿工作面方向?qū)?m，高度為3m。如圖3所示。

圖3 工作面注膠防滅火

2.3 工作面臨時停采的防火措施

工作面需臨時停采時，為防止采空區(qū)自燃需采取以下措施：（1）按照工作面停采安排，提前三天在工作面兩側(cè)隅角施工沙袋墻，并注入膠體填充懸頂空間，需保證膠體充實結(jié)頂；（2）工作面停采時在進風(fēng)順槽頂板向采空區(qū)施工鉆孔進行注膠，注膠量不小于150m3；（3）工作面停采后減小50%的工作面進風(fēng)量，并需每班安排專人對工作面氣體、風(fēng)量進行檢測，并檢查通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)構(gòu)筑物的可靠性，如有異常及時匯報處理；（4）如果工作面停采時間較長，需采取注氮防滅火措施，并建立束管檢測系統(tǒng)，時刻檢測采空區(qū)氣體。

2.4 工作面停產(chǎn)撤架期間的防滅火

（1）工作面在準備停采時，為防止采空區(qū)漏風(fēng)，在滿足工作面防瓦斯、防塵的前提下，應(yīng)減小工作面進風(fēng)，并采用沙袋對兩側(cè)隅角懸頂空間進行封堵；

（2）工作面停采時，在兩側(cè)隅角注復(fù)合膠體建立隔離帶，隔離帶長12m，寬7m，高5m；

（3）工作面停產(chǎn)撤架時，進風(fēng)量減小到50%，并采取均壓措施，減少漏風(fēng)；

（4）做好應(yīng)急防滅火準備工作，在撤架之前提前準備注膠作業(yè)施工設(shè)備；

（5）提高施工組織管理，科學(xué)合理安排工作面撤架施工作業(yè)，加快撤架施工進度，應(yīng)在一個半月內(nèi)完成撤架封閉采空區(qū)；

（6）加強監(jiān)測監(jiān)控，在撤架施工作業(yè)時，必須每班安排專人進行氣體、溫度監(jiān)測，如有異常，及時進行注膠防滅火；

（7）工作面完成全部撤架工作后，及時建立防火密閉，需留設(shè)注膠管路和束管監(jiān)測孔。

3 應(yīng)用效果分析

通過采取以上防滅火技術(shù)措施，對工作面回采期間采空區(qū)及進回風(fēng)流中的標志性氣體和溫度等進行監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)CO超限或溫度異常應(yīng)及時采取注復(fù)合膠體等防滅火措施進行處理。有其他自燃標志氣體，可據(jù)之判斷自燃溫度較高，立即采取堵漏風(fēng)、注復(fù)合膠體的防滅火措施。由于及時采取各項措施，在整個工作面回采過程中未出現(xiàn)采空區(qū)和順槽發(fā)火而導(dǎo)致停產(chǎn)現(xiàn)象，保證了工作面安全開采。

4 結(jié)語

（1）通過分析，找出孤島工作面在開采過程中易出現(xiàn)自燃的區(qū)域：工作面鄰近采空區(qū)自燃；煤柱斷層帶、破碎帶和導(dǎo)通采空區(qū)的工作面順槽附近等區(qū)域出現(xiàn)自燃；采空區(qū)兩道、開切眼和停采線煤體自燃。

（2）提出了工作面開切眼、正?；夭善陂g、鄰近停采時以及停采撤架期間的防滅火技術(shù)措施，在8208工作面進行了現(xiàn)場應(yīng)用，對工作面回采期間采空區(qū)及進回風(fēng)流中的標志氣體和溫度進行監(jiān)測，可在出現(xiàn)異常時及時采取相應(yīng)的技術(shù)措施。在工作面整個回采過程中未出現(xiàn)采空區(qū)發(fā)火現(xiàn)象，保證了工作面安全回采。