綜采放頂煤無煤柱開采自燃預(yù)防技術(shù)

摘要：分析了綜采放頂煤工作面無煤柱開采自然發(fā)火的特點與規(guī)律，結(jié)合綜采放頂煤工作面實際條件和各種防滅火技術(shù)的特點，以灌漿、注膠防滅火技術(shù)為主要手段，因地制宜，合理地運(yùn)用堵漏、均壓、灌漿、注膠對綜采放頂煤工作面煤層火災(zāi)進(jìn)行防治。

關(guān)鍵詞：綜采放頂煤工作面 無煤柱開采 自燃特點及規(guī)律 自燃預(yù)防技術(shù)

0 引言

綜采放頂煤無煤柱開采技術(shù)，由于不留煤柱、工作面推進(jìn)速度快，提高了采區(qū)資源回收率，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。但由于在巷道沿空側(cè)采空區(qū)有一條約10m寬，數(shù)米高的松散浮煤帶；順槽沿空側(cè)有相鄰區(qū)段遺留的大量松散煤體，該煤體因受相鄰區(qū)段開采影響已部分氧化升溫；沿空側(cè)空隙率大，易于形成較強(qiáng)的漏風(fēng)等特點，使沿空巷道和相鄰采空區(qū)更易發(fā)生自燃火災(zāi)。

1 綜采放頂煤采用無煤柱綜放開采技術(shù)

導(dǎo)致礦井在實際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)工作面一側(cè)或二側(cè)與采空區(qū)相鄰，而相鄰采空區(qū)的遺煤在其回采過程中已經(jīng)與氧接觸過，發(fā)生了氧化，煤體溫度有一定程度的上升，自燃性增強(qiáng)，從而在新順槽服務(wù)期間增加了發(fā)生煤層自燃的可能性。再加上順槽沿煤層底板和鄰近采空區(qū)邊緣掘進(jìn)，服務(wù)時間長，導(dǎo)致了工作面順槽巷道煤巷自燃火災(zāi)發(fā)生頻率增加。尤其是綜放面無煤開采技術(shù)形成的“孤島”工作面，兩道順槽頂煤和相鄰區(qū)段采空區(qū)浮煤更易發(fā)生自燃，且一旦形成自燃（或高溫區(qū)）將更加難以治理。

2 易燃煤層無煤柱開采自然發(fā)火的規(guī)律

2.1 綜放工作面開采線、停采線自然發(fā)火比較嚴(yán)重 原因是由于工作面的開切眼斷面大，受礦壓影響采空區(qū)頂板易壓裂破碎，空隙大且多，造成漏風(fēng)供氧；停采前20～30m左右，工作面不放頂煤，采空區(qū)遺煤多；若不能及時撤面、封閉，自燃危險性會進(jìn)一步增加。

2.2 回采期間采空區(qū)二道存在自然發(fā)火威脅 從采空區(qū)浮煤分布情況看，兩端頭支架處頂煤回收率低，遺煤多且松散堆積，兩巷由于自然風(fēng)壓影響微量風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)側(cè)隅角擴(kuò)散滲漏至回風(fēng)側(cè)隅角，由于通風(fēng)阻力加大，風(fēng)流小，而經(jīng)過長時間氧化聚熱不能被吹散帶走，進(jìn)入采空區(qū)后，使采空區(qū)二道遺煤溫度有可能較高，就可能發(fā)生采空區(qū)遺煤自燃。

2.3 采空區(qū)“三帶”動態(tài)移動影響 采空區(qū)存在散熱帶、自燃帶和窒熄帶三帶，三帶范圍受綜放面回采率、漏風(fēng)量、頂板垮落壓實程度、工作面風(fēng)壓和推進(jìn)速度等綜合因素影響；隨著工作面不斷推進(jìn)，采空區(qū)三帶也隨之前移。

2.4 采空區(qū)自燃高溫區(qū)域范圍不易確定 綜放工作面采空區(qū)遺煤多，氧化生熱，溫度上升，一旦自燃，采空區(qū)蓄存了大量熱能，造成周圍煤（巖）體的溫度亦相當(dāng)高，采空區(qū)風(fēng)分布及規(guī)律復(fù)雜，因此，高溫范圍大且不易確定，很難準(zhǔn)確判斷出采空區(qū)高溫區(qū)域。

2.5 采空區(qū)自燃火災(zāi)滅火難度大 無煤柱開采的采空區(qū)漏風(fēng)開放、空間范圍廣、火源較為隱蔽；因此，一旦出現(xiàn)自然發(fā)火，很難準(zhǔn)確的采取有效措施進(jìn)行治理，火區(qū)治理工作存在盲目性和滯后性。

3 綜采放頂煤工作面自燃預(yù)防的重點及難點

3.1 巷道掘進(jìn)時期的防滅火重點

3.1.1 巷道高冒區(qū)、頂部離層區(qū)和破碎區(qū)、地質(zhì)破壞區(qū)（如斷層帶）。

3.1.2 巷道經(jīng)過相鄰工作面采空區(qū)的廢棄巷道。

3.1.3 相鄰工作面開切眼、停采線或硐室。

3.1.4 巷道變坡破碎區(qū)。

3.2 綜放面回采時的防滅火重點

3.2.1 綜采放頂煤工作面開采線和停采線處：采空區(qū)遺煤較厚，頂板垮落后塊狀大，壓實程度低，存在漏風(fēng)通道，自燃危險性高。

3.2.2 鄰近綜采放頂煤工作面采空區(qū)區(qū)域：鄰近綜采放頂煤工作面開采時，在采空區(qū)兩道留有約10m寬，數(shù)米高的松散浮煤帶，該煤體已部分氧化升溫，綜采放頂煤工作面無煤柱開采的順槽與鄰近采空區(qū)側(cè)易于形成漏風(fēng)，使鄰近采空區(qū)自然發(fā)火的可能性大幅度增加。

3.2.3 進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)：由于工作面順槽不放頂煤，在采空區(qū)遺留了大量浮煤，且工作面進(jìn)風(fēng)端頭是采空區(qū)的主要漏風(fēng)通道，氧氣濃度較高，氧化帶寬度大，浮煤在采空區(qū)內(nèi)的氧化時間長。

3.2.4 回風(fēng)側(cè)采空區(qū)的封堵：回風(fēng)隅角是工作面負(fù)壓最大的地點，回風(fēng)順槽進(jìn)入采空區(qū)很長一段距離后不跨落，造成負(fù)壓對采空區(qū)深部的作用力較大，浮煤進(jìn)入窒息帶的時間延長；且由于回順長期不跨落，給采空區(qū)及時灌漿和注膠造成了困難。

4 巷道掘進(jìn)期間的防火

4.1 巷道高冒區(qū)、頂板離層區(qū)和破碎區(qū)防火

4.1.1 加強(qiáng)巷道支護(hù)，對巷道表面噴涂堵漏巷道冒頂后20天以內(nèi)對巷道表面進(jìn)行噴涂，厚度為50~100mm；采用噴涂材料為水泥砂漿。

4.1.2 對巷道高冒區(qū)充填粉煤灰凝膠，相鄰側(cè)采空區(qū)充填復(fù)合膠體向巷道頂部和沿空側(cè)施工2寸注膠鉆孔。

4.2 相鄰工作面開切眼和停采線防火

4.2.1 掘進(jìn)過程中，加強(qiáng)相鄰工作面開切眼和停采線處的巷道支護(hù)，對巷道表面采取噴涂堵漏措施。

4.2.2 向相鄰工作面開切眼或停采線前后共30m的采空區(qū)范圍內(nèi)施工鉆孔壓注復(fù)合膠體。

4.3 在相鄰工作面采空區(qū)建立復(fù)合膠體隔離帶 順槽掘進(jìn)撤除后，采取向相鄰采空區(qū)施工鉆孔壓注復(fù)合膠體方法建立復(fù)合膠體隔離段，降低相鄰采空區(qū)的漏風(fēng)量和漏風(fēng)深度，防止相鄰采空區(qū)大范圍的松散煤體連成一片。

5 綜采放頂煤工作面生產(chǎn)期間的預(yù)防技術(shù)措施

5.1 開切眼注膠和灌漿

5.1.1 注膠范圍：工作面從開切眼開始推至10~15m后，在切頂排側(cè)，從進(jìn)風(fēng)隅角沿傾斜方向壓注膠體，形成一段長度適中的膠體隔離帶。

5.1.2 注膠鉆孔布置在綜采放頂煤工作面推過切眼后，在工作面進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)向采空區(qū)切眼頂部施工2個注膠鉆孔，鉆孔終孔位于切眼中間，距切眼底板6m，1#鉆孔位于軌順頂部中間，2#鉆孔距軌順外邦10m。

5.1.3 注膠前的準(zhǔn)備工作由于綜采放頂煤工作面回采初期切眼和兩巷冒落不實，為減少膠體泄漏，首先用沙土袋封堵端頭支架及兩正巷采空區(qū)側(cè)末冒嚴(yán)的空洞。

5.1.4 切眼灌漿通過1號鉆孔進(jìn)行灌注，灌漿時，要保證漿液的粉煤灰含量，且灰水比在1:2以上。若漿液流失量大，則采取改注一定量的復(fù)合膠體，然后再灌漿。

5.2 綜采放頂煤工作面回采期間的防火措施

5.2.1 在進(jìn)風(fēng)隅角掛設(shè)風(fēng)簾，減少漏風(fēng)。

5.2.2 在兩正巷采空區(qū)堆積黃土袋，建立隔離墻，間距為50m。

5.2.3 在進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)注膠建立膠體隔離帶。

5.2.4 采空區(qū)預(yù)埋管移動灌漿。

6 綜采放頂煤工作面停采時的防火技術(shù)

①停采前，施工鉆孔向兩道采空區(qū)防火凝膠，形成膠體隔離帶；②降低工作面風(fēng)量（約為正常風(fēng)量的一半）；③提高撤面轉(zhuǎn)運(yùn)速度，并及時封閉；④回撤過程中，認(rèn)真落實好自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報和檢查檢測工作，加強(qiáng)氣體濃度和溫度監(jiān)測；⑤回撤期間，若有自燃危險性時，及時判斷火區(qū)范圍，合理布置鉆孔，進(jìn)行注膠防滅火處理；⑥加強(qiáng)密閉施工質(zhì)量，并留設(shè)觀測孔和措施孔；⑦采取均壓滅火，查清采空區(qū)主要漏風(fēng)地點和漏風(fēng)風(fēng)流方向，正確采取均壓方法；⑧定期（至少每星期檢測一次）檢測封閉區(qū)內(nèi)氣體、溫度狀況。

7 小結(jié)

綜上所述，以易燃煤層自燃特點、自燃特性和現(xiàn)場觀測為基礎(chǔ)，以堵漏、灌漿、均壓和壓注膠體為主要預(yù)防手段，建立較完善的礦井防滅火系統(tǒng)，完善防滅火管理措施，結(jié)合現(xiàn)場實際，多措并舉，嚴(yán)格認(rèn)真抓好落實，實現(xiàn)了礦井煤層自然發(fā)火期39天的條件下，自礦井投產(chǎn)以來從未出現(xiàn)煤層自燃現(xiàn)象。

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