官地礦28412 工作面采空區(qū)綜合防滅火技術(shù)

李 強(qiáng)

（山西西山煤電有限責(zé)任公司官地礦，山西 呂梁 033000）

1 工程背景

官地礦隸屬于山西焦煤西山煤電集團(tuán)公司，位于西山煤田的前山礦區(qū)，距太原市西南17.5 km，行政區(qū)劃分屬太原市萬柏林區(qū)。該礦建于1960 年，井田面積103.4 km2，工業(yè)儲(chǔ)量11.096 億t，可采儲(chǔ)量7.197 億t，服務(wù)年限102 年，礦井年生產(chǎn)能力700 萬t。井田內(nèi)主要含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下山西組，共含煤14層，可采煤層有2、3、6、8、9 號(hào)煤層5 層，平均總厚為16.5 m。官地礦實(shí)行礦、區(qū)、隊(duì)三級(jí)管理，設(shè)有三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)、一個(gè)工程區(qū)，另有機(jī)電、運(yùn)輸、通風(fēng)、綜安等輔助生產(chǎn)區(qū)。全礦有3 個(gè)綜采隊(duì)、3 個(gè)掘進(jìn)隊(duì)、3 個(gè)工程隊(duì)。在冊(cè)職工6612 人。官地礦采用前進(jìn)式盤區(qū)六層聯(lián)合布置，分南、北、中三大盤區(qū)，從上到下順序開采。礦井生產(chǎn)水平為+1051 m，+880 m 作為輔助水平，垂直于井田南北走向在+1050 m 水平沿9#煤層底板布置三條運(yùn)輸大巷，南部、中部、北部三條回風(fēng)大巷沿2 號(hào)煤層布置。礦井采用混合式通風(fēng)，主井、副井、南部井作為進(jìn)風(fēng)井，東風(fēng)井、南風(fēng)井作為回風(fēng)井，通風(fēng)方法為抽出式，工作面采用長(zhǎng)壁后退式全部垮落采煤法，綜合機(jī)械化開采。官地礦28412 工作面位于四采區(qū)8#、9#煤層南部，工作面走向長(zhǎng)1688 m，傾向?qū)?85 m，采用Y 型通風(fēng)方式，煤層有自燃傾向性，自然發(fā)火期為1～3 個(gè)月。

2 沿空留巷側(cè)Y 型通風(fēng)監(jiān)測(cè)分析

2.1 Y 型通風(fēng)采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)定

在28412 工作面一共布置1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共7 個(gè)測(cè)風(fēng)點(diǎn)。機(jī)巷布置1#測(cè)風(fēng)點(diǎn)，風(fēng)巷布置2#測(cè)風(fēng)點(diǎn)，回風(fēng)巷布置7#測(cè)風(fēng)點(diǎn)，風(fēng)巷留巷布置3#、4#、5#、6#、7#共4 個(gè) 測(cè) 風(fēng) 點(diǎn)，4#、5#、6#、7#測(cè)風(fēng)點(diǎn)固定，1#、2#、3#測(cè)風(fēng)點(diǎn)隨工作面推進(jìn)而調(diào)整位置。各測(cè)風(fēng)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 測(cè)風(fēng)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)情況

2.2 Y 型通風(fēng)采空區(qū)漏風(fēng)分布規(guī)律分析

從表1 可知，28412 工作面Y 型通風(fēng)采空區(qū)漏風(fēng)量在370～400 m3/min 之間，28412 風(fēng)巷外段貫通后，因通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，漏風(fēng)量在265～299 m3/min 之間，其中0～130 m 范圍內(nèi)最大漏風(fēng)量68 m3/min，130～230 m 范圍內(nèi)最大漏風(fēng)量為195 m3/min，230～330 m 最大漏風(fēng)量65 m3/min，330 m 以外最大漏風(fēng)量19 m3/min。留巷側(cè)Y 型通風(fēng)采空區(qū)漏風(fēng)范圍為工作面上出口往留巷方向0～330 m 位置處，最大漏風(fēng)強(qiáng)度在230～330 m 位置處。

3 Y 型通風(fēng)采空區(qū)防滅火技術(shù)應(yīng)用

3.1 采空區(qū)煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域劃分

利用自制氣體采樣系統(tǒng)對(duì)Y 型通風(fēng)采空區(qū)氣體進(jìn)行采集和分析，可以得到28412 工作面回采期間采空區(qū)遺煤范圍相關(guān)數(shù)據(jù)，浮煤厚度h≥0.3 m區(qū)域、工作面初采線、F8 斷層區(qū)域、停采線都為自燃危險(xiǎn)區(qū)域。

通過分析采空區(qū)遺煤范圍及自然發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)域的劃分情況，研究提出了28412Y 型通風(fēng)工作面采空區(qū)采用堵漏風(fēng)、灌漿、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的綜合防滅火技術(shù)。

3.2 采空區(qū)煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

（1）鄰近采空區(qū)。在28412 工作面鄰近的28410 工作面、28414 工作面采空區(qū)沿空側(cè)布置防火觀測(cè)點(diǎn)，利用自制氣體采樣系統(tǒng)定期進(jìn)行取樣分析，如圖1 所示。

（2）工作面。進(jìn)回風(fēng)隅角、支架架檔、留巷側(cè)采空區(qū)設(shè)置防火觀測(cè)點(diǎn)，利用自制氣體采樣系統(tǒng)定期取樣分析。

（3）底抽巷。施工防火措施鉆孔，利用自制氣體采樣系統(tǒng)定期取樣分析。

圖1 防火觀測(cè)點(diǎn)示意圖

3.3 采空區(qū)煤自燃堵漏風(fēng)技術(shù)

28412 工作面采空區(qū)煤自燃堵漏風(fēng)技術(shù)應(yīng)用示意圖如圖2 所示。

圖2 28412 工作面采空區(qū)堵漏風(fēng)示意圖

（1）沿空側(cè)煤柱進(jìn)行注漿堵漏?；夭汕皩?duì)工作面機(jī)巷沿空煤柱每隔10 m 施工一個(gè)注漿孔，采取注漿加固堵漏措施封堵漏風(fēng)通道。

（2）進(jìn)風(fēng)側(cè)封閉墻噴注漿堵漏。對(duì)鄰近28410機(jī)巷封閉墻墻面及頂?shù)讕蛧鷰r進(jìn)行噴注漿加固措施封堵漏風(fēng)通道。

（3）封閉東翼1#抽采巷。東翼1#底抽巷1#聯(lián)巷之間存在著裂隙，對(duì)東翼1#抽采巷進(jìn)行封閉，隔離漏風(fēng)通道。

（4）優(yōu)化工作面通風(fēng)系統(tǒng)。在不同風(fēng)量下對(duì)采空區(qū)漏風(fēng)強(qiáng)度及范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，從該數(shù)據(jù)反過來調(diào)整工作面風(fēng)量，確定28412 工作面總風(fēng)量為1480 m3/min，機(jī)巷風(fēng)量為1080 m3/min，風(fēng)巷風(fēng)量為380 m3/min。

3.4 采空區(qū)煤自燃灌漿技術(shù)

針對(duì)28412Y 型通風(fēng)工作面采空區(qū)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用固定式灌漿站進(jìn)行集中灌漿，其主要工序集中在注漿站完成。28412 風(fēng)巷留巷側(cè)灌漿管路連接示意圖如圖3，在28412 風(fēng)巷預(yù)埋灌漿管路（Φ89×4.5 mm）500 m，自切眼開始每30 m 布置一個(gè)灌漿孔，灌漿孔外露200 mm，布置完后用悶蓋悶死，連接好灌漿軟管。當(dāng)工作面初采推進(jìn)30 m時(shí)，就開始進(jìn)行預(yù)防性灌漿，防止采空區(qū)自然發(fā)火。

圖3 28412 風(fēng)巷留巷側(cè)灌漿管路連接示意圖

28412 工作面初采線區(qū)域、F8 斷層遺煤區(qū)、其他遺煤區(qū)灌漿量分別為2.04×104m3、1.17×104m3、1.92×104m3。

3.5 采空區(qū)煤自燃灌注化學(xué)阻燃材料

在三采區(qū)東翼2#抽采巷施工防火措施孔，采用從工作面的上下隅角沿工作面采空區(qū)傾向同時(shí)布置的方式，16 個(gè)×4 組=64 個(gè)防火措施孔，通過防火措施孔向采空區(qū)灌注史達(dá)夫阻燃材料，灌注量共58.4 t，利用史達(dá)夫制成的漿液進(jìn)行選擇充填覆蓋，在采空區(qū)形成隔離條帶。

4 效果分析

（1）留巷側(cè)采空區(qū)觀測(cè)點(diǎn)

選擇留巷側(cè)采空區(qū)1#（開切眼位置）、7#（F8斷層）觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用效果考察。1#、7#觀測(cè)點(diǎn)CO 變化曲線如圖4，1#、7#觀測(cè)點(diǎn)CO 濃度均在15 ppm 以下，基本穩(wěn)定在5～10 ppm 之間，工作面開切眼位置和F8 斷層兩危險(xiǎn)區(qū)域沿空側(cè)CO 濃度都得到了有效控制，綜合防滅火技術(shù)應(yīng)用效果理想。

圖4 1#和7#監(jiān)測(cè)孔CO 變化曲線

（2）底抽巷防火觀測(cè)點(diǎn)

在底抽巷布置8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)，CO 濃度變化曲線如圖5。從圖5 數(shù)據(jù)可知，8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)即F8 斷層距離切眼355 m 處位置CO 濃度最大達(dá)111 ppm，采用綜合防滅火技術(shù)后，8#監(jiān)測(cè)點(diǎn)處位置CO 濃度為0，應(yīng)用效果良好。

圖5 8#監(jiān)測(cè)孔CO 變化曲線示意圖

5 結(jié) 論

以西山煤電集團(tuán)官地礦28412 無煤柱沿空留巷開采工作面為研究對(duì)象，開展了采空區(qū)綜合防滅火技術(shù)的研究應(yīng)用。對(duì)28412 工作面采空區(qū)漏風(fēng)進(jìn)行測(cè)定，分析漏風(fēng)分布規(guī)律，確定留巷側(cè)Y 型通風(fēng)采空區(qū)漏風(fēng)范圍為工作面上出口往留巷方向0～330 m位置處，最大漏風(fēng)強(qiáng)度在230～330 m 位置處；劃分了工作面采空區(qū)煤自燃防火危險(xiǎn)區(qū)，提出了堵漏風(fēng)、灌漿、“三位一體”預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)綜合防滅火技術(shù)并實(shí)施，工作面危險(xiǎn)區(qū)域沿空側(cè)CO 濃度均控制在15 ppm 以下，取得了良好的應(yīng)用效果。