長(zhǎng)距離工作面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)防自燃現(xiàn)象技術(shù)研究

摘 要：為解決礦井長(zhǎng)距離工作面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)面臨采空區(qū)內(nèi)遺煤及三角區(qū)內(nèi)破碎煤體氧化自燃問(wèn)題，在采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷前、中提出采用強(qiáng)化監(jiān)測(cè)、采空區(qū)全區(qū)域注氮、采空區(qū)回風(fēng)巷側(cè)注三相泡沫、三角區(qū)破碎煤體注水降溫、高分子材料封堵漏風(fēng)通道等技術(shù)措施，在過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間上隅角、采空區(qū)內(nèi)CO濃度最高分別為34×10-6、41×10-6，三角區(qū)內(nèi)煤體溫度最高36℃，確保回采工作面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷安全。

關(guān)鍵詞：易自燃層;長(zhǎng)距離工作面;聯(lián)絡(luò)巷;防滅火技術(shù);安全監(jiān)測(cè)

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)主要煤炭產(chǎn)區(qū)中至少有130對(duì)礦井不同程度受到煤層自燃發(fā)火影響，成為制約礦井高產(chǎn)高效的一個(gè)重要問(wèn)題。特別是礦井采用綜放開采時(shí)，采空區(qū)內(nèi)遺煤量較多，更容易引起遺煤自燃?，F(xiàn)在防自燃措施主要有噴灑阻燃劑，注漿、注惰性氣體、高分子材料以及三相泡沫，均壓滅火，充填堵漏以及自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等技術(shù)。采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，頂板管理較為困難，采面推進(jìn)速度有所減緩，增加采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃幾率。文中分析研究自燃煤層長(zhǎng)距離工作面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間采取防滅火技術(shù)措施。

1 工程概況

一礦81305采面開采15號(hào)層厚度3.98～7.68m，平均7.25m，傾角9～17°，頂、頂板均為泥巖，煤層具有自燃發(fā)火傾向性，發(fā)火期為45d。采面采用綜放開采方式，通風(fēng)方式為U型，設(shè)計(jì)通風(fēng)量為1204m3/min，實(shí)際風(fēng)量為1312m3/min。81305采面聯(lián)絡(luò)巷沿著煤層傾向布置，巷道兩端分別處于進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷開口670m、800m位置。由于層頂?shù)装鍘r性均為泥巖，為降低采面開采期間對(duì)聯(lián)絡(luò)巷影響，巷道支護(hù)采用錨索網(wǎng)+鋼筋梯聯(lián)合支護(hù)方式，并在聯(lián)絡(luò)巷與回采巷道開口圍巖處注入馬麗散，提升圍巖承載能力。

2 采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間遺煤自燃危險(xiǎn)性分析

81305采面開采期間，由于頂板巖性為松軟泥巖，采空區(qū)頂板基本隨采隨冒，在一定長(zhǎng)度上減少了采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量。采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間，受到聯(lián)絡(luò)巷強(qiáng)支護(hù)影響，頂板不容易垮落，造成采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)量增加;15號(hào)層在采用壓力作用下，垂向及縱向裂隙較為發(fā)育，采面開采時(shí)煤壁片幫較嚴(yán)重，特別是當(dāng)回采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，聯(lián)絡(luò)巷周邊煤體在巷道開挖引起的應(yīng)力及采用動(dòng)壓共同作用下，煤體裂隙進(jìn)一步發(fā)育，極易在煤體內(nèi)部出現(xiàn)氧化升溫。特別是采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)推進(jìn)緩慢，易加劇氧化，面臨較大自燃防治壓力。

3 防滅火技術(shù)措施

3.1 調(diào)整通風(fēng)

為了確保采面在通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，在采面距聯(lián)絡(luò)巷仍有30m距離時(shí)就在聯(lián)絡(luò)巷下口位置用草泥及板壁構(gòu)建1道風(fēng)障，風(fēng)障中間采用羅克休填充，從而提升風(fēng)障密閉及性強(qiáng)度，在風(fēng)障上預(yù)留調(diào)節(jié)風(fēng)窗。完成風(fēng)障構(gòu)造后，拆除聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)風(fēng)口原有的兩道風(fēng)門，在采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間確保聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)風(fēng)量在225m3/min。

3.2 自燃發(fā)火預(yù)報(bào)

81305采面在過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間自燃發(fā)火的關(guān)鍵位置是采空區(qū)，進(jìn)、回風(fēng)巷隅角以及聯(lián)絡(luò)巷，為確保采面生產(chǎn)安全，采用以束管監(jiān)測(cè)為主，人工監(jiān)測(cè)為輔的自燃發(fā)火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采空區(qū)內(nèi)束管布置：隨回采工作面推進(jìn)，將1～3#束管采樣器依次埋入采空區(qū)內(nèi)，確保在回風(fēng)側(cè)采空區(qū)內(nèi)距離采面60m范圍有2個(gè)以上束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)。聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)束管布置：回采工作面與聯(lián)絡(luò)巷相距20m時(shí)，在工作面進(jìn)風(fēng)巷向聯(lián)絡(luò)巷采面幫間距60m布置2個(gè)束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在聯(lián)絡(luò)巷與采面三角區(qū)內(nèi)布置3個(gè)測(cè)溫電阻（埋入深度1m以上）監(jiān)測(cè)溫度，見(jiàn)圖1布置。安全監(jiān)控：在采面回風(fēng)巷上隅角、距離切頂線10m內(nèi)以及采面與聯(lián)絡(luò)巷交匯點(diǎn)下風(fēng)口10m位置處安裝CO、CH4、O2及溫度傳感器。并在采面內(nèi)增設(shè)一個(gè)O2傳感器，監(jiān)測(cè)聯(lián)絡(luò)巷與采空區(qū)交匯處O2變化，防治采空區(qū)注入氮?dú)庖绯鲈斐砂踩鹿省?/p>

3.3 全斷面注氮

由于15號(hào)層存在低溫氧化可能，為確保采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間安全，采用全斷面埋管方式24h不間斷進(jìn)行注氮，流量控制在1200m3/h。從采面距離聯(lián)絡(luò)巷20m時(shí)開始布置注氮管路，在刮板機(jī)位置沿著煤層傾向鋪設(shè)直徑50mm注氮花管，并與鋪設(shè)在進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)的注氮管路連接。注氮管路埋入采空區(qū)20m后開始注氮，采面每推進(jìn)20m布置一道氮?dú)饽?，直至采面推進(jìn)過(guò)聯(lián)絡(luò)巷20m以上。注入氮管路買入采空區(qū)超過(guò)80m時(shí)，可以停止注氮。

3.4 注入三相泡沫

在采面與聯(lián)絡(luò)巷相距10m時(shí)開始在從回風(fēng)巷沿煤層傾斜方向鋪設(shè)長(zhǎng)度50m注漿管，注漿管前端6m為花管，尾部與回風(fēng)巷內(nèi)注漿管連接，采面每推進(jìn)50m鋪設(shè)一道注漿管，具體三相泡沫注漿管路鋪設(shè)見(jiàn)圖2。隨著推進(jìn)，注漿管埋入采空區(qū)40m時(shí)開始注入三相泡沫，每次注入量為90m3。注入時(shí)，發(fā)泡器與注入點(diǎn)間距應(yīng)控制在100m以內(nèi)，以便達(dá)到最佳防滅火效果。

3.5 煤柱注水

在采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，采面與煤柱間的三角區(qū)煤體裂隙發(fā)育，破碎后的煤體極易出現(xiàn)氧化升溫，加之采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)推進(jìn)速度緩慢。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)煤體內(nèi)溫度升高趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)注水防滅火。注水鉆孔布置見(jiàn)圖3，開孔高度距離進(jìn)風(fēng)巷底板1.2m，注水孔孔徑為75mm，采用馬麗散封孔，注水采用靜壓方式，每個(gè)注水孔注漿量為50m3。

3.6 高分子材料封堵

采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷，采面上端頭或者液壓支架后方聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)頂板冒落不充分，采面風(fēng)流通過(guò)裂隙向架后采空區(qū)漏風(fēng)。為避免漏風(fēng)，在聯(lián)絡(luò)巷頂板冒落不充分區(qū)域注入高分子材料進(jìn)行封堵。①上隅角防漏風(fēng)封堵：若上隅角處懸頂高度及區(qū)域較小，可采用高分子材料充填;若較大時(shí)，采用吊掛風(fēng)筒布及砌筑沙袋強(qiáng)方式封堵;②聯(lián)絡(luò)巷與采面交匯處漏風(fēng)封堵：在聯(lián)絡(luò)巷與采面交匯處頂板冒落不充分，則成為采空區(qū)漏風(fēng)通道，該處范圍較小，因此，在支架尾梁與懸吊風(fēng)筒布，并采用高分子材料進(jìn)行充填。

4 防治效果

81305采面在過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)采用防滅火技術(shù)方案共耗時(shí)60d通過(guò)，具體上隅角處CO濃度、采面與聯(lián)絡(luò)巷三角區(qū)煤體內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4、5?？梢钥闯?，采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷期間雖然上隅角處CO濃度稍有波動(dòng)，但是濃度均處于低位，整體上呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì);三角區(qū)內(nèi)煤體溫度個(gè)別事件段內(nèi)有升溫趨勢(shì)，但是礦井采取設(shè)計(jì)的煤體注水方案后，溫度迅速降低，確保了采面安全通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷。

綜上所述，長(zhǎng)距離工作面為了通風(fēng)、排水、安放設(shè)備以及緊急避難等原因，難以避免需要掘進(jìn)聯(lián)絡(luò)巷。本文分析了導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)巷自燃主要因素，認(rèn)為采面過(guò)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)防治自燃的重點(diǎn)應(yīng)放在采空區(qū)遺煤，并強(qiáng)化對(duì)三角區(qū)內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取綜合防滅火技術(shù)措施，單一防滅火技術(shù)措施由于存在自身局限性，難以確保采面生產(chǎn)安全。

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作者簡(jiǎn)介：

郝富強(qiáng)（1984- ），男，山西平遙人，本科，通風(fēng)工程師，主要研究方向：煤礦通風(fēng)安全與瓦斯防治。