錦瑞煤業(yè)8107孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)研究

嚴(yán)春榮

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)錦瑞煤業(yè)有限公司，山西 離石 033000）

1 工程概況

8107綜采工作面位于8號(hào)煤層一采區(qū)，該工作面北部、西部均為山西呂梁亞辰煤業(yè)的28201工作面采空區(qū)（留40 m隔離煤柱），東部為8101工作面采空區(qū)，南部為8105采空區(qū)（留5 m煤柱）。8107工作面上部5號(hào)煤層已采空封閉，與5號(hào)煤采空區(qū)間間距為47.17 m，下部9號(hào)煤層為實(shí)體未開采。

8107綜采工作面傾向長(zhǎng)度687.8 m、走向長(zhǎng)度70～150 m，開采的8號(hào)煤層埋藏介于207.8～362.6 m，煤層傾角0°～8°，煤層厚度3.2 m。未發(fā)現(xiàn)斷層、陷落柱等構(gòu)造現(xiàn)象。

2 孤島工作面回采期間自燃危險(xiǎn)分析

2.1 煤層自燃危險(xiǎn)分析

1）鄰近采面采空區(qū)遺煤自燃。8107孤島面與鄰近的采面間保留有5 m保護(hù)煤柱，煤柱在采動(dòng)壓力作用下裂隙發(fā)育，形成漏風(fēng)通道，從而導(dǎo)致8107孤島工作面鄰近采空區(qū)漏風(fēng)量增大，加劇采空區(qū)遺煤以及煤柱自燃風(fēng)險(xiǎn)。

2）采面開切眼以及停采線煤體自燃。采面在開切眼期間受圍巖支護(hù)、開采設(shè)備安裝布置等因素影響，長(zhǎng)時(shí)間無法正常生產(chǎn)，從而導(dǎo)致切眼附近煤體容易自燃；在停采線附近，綜采設(shè)備需要外運(yùn)、液壓支架需要拆除，停采時(shí)間長(zhǎng)，從而煤層自燃風(fēng)險(xiǎn)顯著增大；采面在正常生產(chǎn)期間，推進(jìn)速度一般在3 m/d以上，此階段煤層自燃風(fēng)險(xiǎn)較小。

3）工作面開采過程中出現(xiàn)有毒有害氣體從鄰近采空區(qū)涌出。8107工作面與北部、西部均為山西呂梁亞辰煤業(yè)的28201工作面采空區(qū)，南部為8105工作面采空區(qū)，采面保護(hù)煤柱內(nèi)裂隙發(fā)育，采面采用負(fù)壓通風(fēng)，若采空區(qū)內(nèi)有大量的高濃度有害氣體，則有害氣體從煤柱裂隙內(nèi)外溢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)傷人現(xiàn)象。

2.2 現(xiàn)有防滅火技術(shù)措施

現(xiàn)階段礦井采用JSG-7束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、KJ70X安全監(jiān)控系統(tǒng)，并配備有CO、CH4、溫度等傳感器，對(duì)井下環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在地面布置有注漿站、制氮設(shè)備并配套有注氮管路；同時(shí)在采面回采期間噴灑阻化劑防滅火。

3 孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)方案

3.1 孤島面工作面安全監(jiān)測(cè)方案

在8107孤島工作面生產(chǎn)期間綜合采用安全監(jiān)測(cè)、束管監(jiān)測(cè)以及人工檢查方式對(duì)采面、保護(hù)煤柱以及鄰近采面采空區(qū)自燃發(fā)火情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取針對(duì)性防滅火技術(shù)措施，確保采面回采安全。具體采用的監(jiān)測(cè)方案：

1）在8107運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽測(cè)點(diǎn)分別布置在采空區(qū)里30 m—60 m—90 m位置內(nèi)設(shè)CO采樣頭、溫度探頭，用以對(duì)自燃發(fā)火參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

2）通過人工、自動(dòng)相結(jié)合方式對(duì)采面各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，在運(yùn)輸順槽端頭風(fēng)簾后方、回風(fēng)順槽出口50 m位置、回風(fēng)隅角處、液壓支架后部位置等定期安排人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 防滅火技術(shù)方案

為確保8107孤島工作面回采安全，提出在采面回采全周期進(jìn)行防滅火，具體可細(xì)分為工作面生產(chǎn)前、生產(chǎn)過程中以及停采回撤三部分。工作面生產(chǎn)前及停采回撤期間以阻化劑防滅火技術(shù)為主；正常回采期間以注漿防滅火技術(shù)為主；輔助采用的防滅火技術(shù)措施包括通風(fēng)管理、注氮等。

3.2.1 采面正?；夭善陂g防滅火技術(shù)

1）強(qiáng)化煤炭開采設(shè)備日常維護(hù)、保養(yǎng)，避免采面在正?；夭善陂g出現(xiàn)設(shè)備故障引發(fā)的停采問題。

2）嚴(yán)格依據(jù)煤炭開采工藝進(jìn)行煤炭開采工作，提高煤炭采收率，減少采空區(qū)內(nèi)遺煤量；對(duì)于采面通道、液壓支架間的浮煤應(yīng)及時(shí)安排人員清理，避免浮煤進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)。

3）工作面合理配備供風(fēng)量，保持工作面風(fēng)量穩(wěn)定。

4）強(qiáng)化采面通風(fēng)管理，在推進(jìn)回采期間及時(shí)對(duì)進(jìn)風(fēng)隅角、回風(fēng)隅角頂板進(jìn)行退錨、斷網(wǎng)，必要時(shí)要采取強(qiáng)制放頂措施，保證采空區(qū)頂板能跟隨支架及時(shí)垮落；封堵采空區(qū)漏風(fēng)的主要進(jìn)、出口，盡量減少漏風(fēng)。

5）加強(qiáng)煤自燃早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。

6）工作面正常推進(jìn)過程中每天進(jìn)行一次阻化劑噴灑。

7）采面回采期間采取間斷預(yù)防性注氮，每月注氮一次，每次不少于4 h。當(dāng)工作面出現(xiàn)自然發(fā)火征兆時(shí)，實(shí)施開放式連續(xù)性注氮，并啟動(dòng)預(yù)防性灌漿系統(tǒng)。

8）受工作面采動(dòng)影響，會(huì)造成地面裂縫、塌陷等，并向工作面采空區(qū)漏風(fēng)，加強(qiáng)回采工作面對(duì)應(yīng)地表的巡回勘查，發(fā)現(xiàn)大的裂隙、塌陷等及時(shí)采取回填、壓實(shí)等措施。

3.2.2 工作面停采期間的防滅火措施

1）在采面運(yùn)輸順槽隅角位置施工封堵墻或者懸掛風(fēng)障，減少采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)量；

2）在工作面出現(xiàn)CO氣體指標(biāo)時(shí)采取移動(dòng)注氮防滅火措施。

3）強(qiáng)化采空區(qū)內(nèi)浮煤自燃監(jiān)測(cè)，做好發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。具體監(jiān)測(cè)可通過束管獲取采空區(qū)內(nèi)自燃發(fā)火標(biāo)志性氣體，采面溫度以及回風(fēng)流中自燃發(fā)火標(biāo)志性氣體。

3.2.3 工作面回撤期間的防滅火措施

1）在采面推進(jìn)至停采線位置后，控制采面供風(fēng)，將風(fēng)量保持在0.4 m/s以上、采面溫度保持在25℃以內(nèi)，減少采面采空區(qū)漏風(fēng)量。

2）采面停采后，及時(shí)對(duì)運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽隅角進(jìn)行封堵，減少通風(fēng)期間采空區(qū)漏風(fēng)量。

3）強(qiáng)化施工組織安排以及綜采設(shè)備回撤效率，在煤層自燃發(fā)火期內(nèi)全部撤除綜采設(shè)備并避免采面。

3.2.4 工作面封閉后的防滅火措施

1）8107孤島工作面在回采至停采線45 d內(nèi)必須進(jìn)行永久密閉。

2）密閉墻按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，布置的密閉墻體厚度2 m，在表面采用水泥砂漿抹面（厚度在500 mm以上），在密閉墻中間可充填高分子材料充填

3）在密閉墻體上按照要求施工措施孔、放水孔以及觀察孔，具體結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 密閉墻結(jié)構(gòu)示意圖（mm）

4）采面按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行密閉后，應(yīng)進(jìn)行連續(xù)注漿，確保采空區(qū)內(nèi)遺煤后續(xù)不出現(xiàn)自燃。

5）定期通過檢測(cè)孔觀測(cè)密閉墻體內(nèi)氣體成分、溫度，并對(duì)氣體成分、溫度等變化情況進(jìn)行分析；發(fā)現(xiàn)存在有自燃發(fā)火隱患時(shí)，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行治理；對(duì)于出現(xiàn)嚴(yán)重變形的密閉墻體應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

4 結(jié)論

錦瑞煤業(yè)8107孤島工作面回采期間受到圍巖裂隙發(fā)育，煤層具有自燃發(fā)火傾向等因素影響，防滅火難度較大。通過強(qiáng)化監(jiān)測(cè)，對(duì)采面開采初期、正?；夭善?、綜采設(shè)備回撤期以及密閉期防滅火技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，8107孤島工作面在回采期間未出現(xiàn)CO超限或者溫度異常等情況，現(xiàn)場(chǎng)取得較為顯著的防滅火效果。