厚煤層殘區放頂煤開采技術探討

摘要： 通過開采高沼氣易自燃厚煤層殘區生產的實踐，從中總結了具有實用性的防瓦斯及防治火技術，從治理瓦斯及防滅火方面，提供了具有指導性的可行性技術方案。

關鍵詞： 高沼氣 厚煤層 易自燃 防滅火技術

鶴崗分公司益新煤礦開采的三水平后部區15#層右一段，煤層平均厚度15米，塊段走向450米，傾斜80米，開采期間絕對瓦斯涌出量11.8米3／分，發火期2—4個月，最短發火時間19天。該區已于1997—1998年利用走向長臂分層開采方式采出兩個分層(4米)；二分層收尾時工作面、開采線發火，該面封閉。2008年4月采用π放工藝對該塊殘留煤量進行回采，掘進及回采期間，通過采取有效的舊區堵漏、掘進噴碹、抽漏高頂充填、壓注阻化材料、降壓通風、采空區充填隔絕材料、采空區注阻化材料及采用束管實時監測的手段，杜絕了自燃發火事故，共采出煤量48萬噸，創造出可觀的經濟、安全效益。

1、三水平北二石門后部區15#層右一段采面概況

1.1、煤層賦存情況

三水平北二石門后部區15#層右一段位于益新煤礦北部，煤層厚度平均為15米(已采出4米)，塊段走向450米，傾斜80米，可采煤量55.4萬噸，煤層傾角20°—26°，煤質松軟層節理發育。煤層呈單斜構造，本區有分界斷層F16，落差50米，區內子斷層F2，落差2.5米，該區15#層已開采兩個分層，開采時間為1997—1998年，屬殘區開采，由于受F16逆斷層影響，區內煤層瓦斯含量較大。詳見圖1。

圖1

2.掘進及開采期間防滅火情況

2.1、掘進期間防滅火情況

三水平北二石門15#層右一段掘進期間，采取沿煤層底板隨掘隨噴碹的方式施工，對煤質松軟抽漏地段采用注雙灰(粉煤灰、水泥)、瑞米Ⅲ號等材料充填抽漏空間，同時按圖2、圖3方式向巷道頂板布鉆，注氯化鎂及MEA阻化材料，每組鉆孔間距5米。由于該煤層發火期較短，雖然采取了上述措施，但掘進期間局部巷道頂部仍出現CO，CO濃度最大達2300ppm?；谟^測及時，采取上述打鉆充填、注阻化材料等措施，及時消滅了隱患。通過巷道頂板發火我們看出，由于巷道噴碹厚度密度符合要求，頂板發火后，有害氣體及火點煙霧只由碹體縫隙外溢，巷道風流中CO均不超限，火點煙霧輕微，滅火人員可就近直接滅火，巷道噴碹給防滅火工作創造了先決條件。

圖2

2.2、開采期間防火情況

三水平北二石門后部區15#層右一段可采煤量55.4萬噸，瓦斯含量為5.8m3／t，瓦斯儲量321.32萬m3，煤層自燃發火期最短19天。該區煤層的頂板及底板均為粉砂巖。該塊段走向長度450米，傾斜長平均80米，煤層平均厚度15米(已采出4米)，煤質松軟，層理、節理較發育，易于冒落，工作面布置采用一元一匯，走向長壁后退式Π型鋼放頂煤采煤法。

該塊段已開采兩個分層，采高各2.0米，已于1998年采完?，F工作面沿煤層底板進行掘送，采用單體、Π型鋼放頂煤工藝，一次采全高方法回采。

1998年2月份該塊段已采兩個分層，后由于益新礦前身新一礦破產，該面被水淹沒。該工作面于2008年4月再次開采。該區在掘進期間，上、下順槽采取巷道噴碹及頂部注雙灰和阻化劑等防火措施，舊區、舊巷采取充砂隔絕，防止向采空區漏風發火。

開采初期工作面配風590米3／分，上隅角及其以下30米范圍內瓦斯常處于臨界狀態，回風流瓦斯濃度最高達到1.8—2%，采取高位鉆孔抽放瓦斯措施后，回風流瓦斯濃度降至0.5—0.7%，上隅角瓦斯降至0.6%，采面得以正常生產。

當采面推進15米時，工作面上隅角出現CO，CO濃度最高達到200ppm，并且出現乙烯，其濃度為17ppm。為治理開采線附近浮煤自燃問題，防治隱患升級，利用高位鉆孔向采空區壓注三相泡沫，并根據采面的瓦斯變化及時進行降壓通風，風量由原來的590米3/分減至401米3/分，降壓縮風后，采取快采方式，月推進度不小于35米，有效地抑制了采空區瓦斯涌出并縮小了氧化帶范圍，CO絕跡，回風流瓦斯濃度保持在0.5%左右，工作面正常開采。詳見圖2.

為實現三水平北二石門后部區15#層右一段225采空區的氣體成分全天侯實時監測，安設了煤層自燃發火束管監測預報裝置，對下順槽及采空區五處隱患地點進行埋管監測，該系統在防止采面發火，防止隱患升級，早預報早處理中發揮了巨大的作用。

2008年6月21日，束管監測系統數據顯示，三水平北二石門后部區15#層右一段225采面上隅角以下20—30米處的采空區CO濃度79ppm，結合監測系統提供的數據，經分析后，及時對隱患地點進行打鉆注三相泡沫、充灰，回風道及上隅角co絕跡。

3.結論

3.1、對于高沼氣易自燃厚煤層，如有條件可以先開采頂分層鋪底網，從而在瓦斯大量釋放的同時，為下分層開采創造條件，使下部開采過程中瓦斯涌出量小，頂板巖石與煤隔離，形成再生頂板，提高煤質等級，提高煤炭回收率。

3.2 綜合防治瓦斯及防滅火技術是保證厚煤層開采的必不可少的手段之一，高位抽放瓦斯鉆孔可一孔多用，高位抽放瓦斯鉆孔既可用于抽放瓦斯，又可作為防滅火鉆孔使用。

3.3沿底掘送的上下順槽掘進期間，采用巷道噴喧、巷道頂部打鉆插管注防滅火材料，同時利用束管監測系統實時監測，是防治瓦斯、防滅火的有效手段。

3.4易自燃發火煤層殘區開采，舊區堵漏工作是關鍵性的環節，堵漏的效果對殘區發火影響較大。

作者簡介：

孫承武 男，1963-- 工程師，現任鶴崗市南山區煤炭安全生產監督管理局采煤工程師。