花家湖礦111310炮采面綜合防滅火技術(shù)研究與應(yīng)用

摘 要：該文介紹了花家湖煤礦111310炮采工作面回采期間受煤層自燃發(fā)火因素影響，而采取具體有實(shí)效的措施，采用采空區(qū)埋管灌漿、高冒點(diǎn)注氮及注凝膠、風(fēng)巷高位鉆場打鉆灌漿等綜合防滅火措施防治煤層自燃的過程。

關(guān)鍵詞：炮采面 放頂煤 防治煤層自燃 綜合防滅火措施

中圖分類號(hào)：TD75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（c）-0-01

花家湖煤礦位于安徽省淮南境內(nèi)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬 t/a，1996年10月正式投產(chǎn)，煤層具有爆炸性和自燃發(fā)火傾向性，礦井自投產(chǎn)以來，巷道頂煤及回采過程中煤層自燃事故頻繁發(fā)生，為此，解決回采工作面煤層自燃發(fā)火問題又將是一項(xiàng)重大的技術(shù)難題。

111310工作面開采煤層為13-1煤層，回采方式為懸移支架放頂煤開采，該煤層屬松軟厚煤層，煤層具有低溫氧化特性，屬易自燃發(fā)火煤層，自然發(fā)火期為1～3個(gè)月，13-1煤層厚度較穩(wěn)定，煤厚5.3～13.4 m，平均厚約7.5 m。111310機(jī)、風(fēng)巷掘進(jìn)為跟13-1煤層底板掘進(jìn)，巷道為煤頂，施工過程中巷道曾出現(xiàn)多處高冒點(diǎn)。

1 炮采面回采期間具有特點(diǎn)

（1）采空區(qū)不僅在底板而且在立體空間有殘留煤炭存在，其遺煤量比其它采煤方法多，為采空區(qū)煤炭自燃創(chuàng)造了關(guān)鍵的條件。（2）炮采面推進(jìn)度較慢，回采時(shí)間相對(duì)較長，易滿足煤炭氧化自燃所需的時(shí)間。（3）由于放頂煤不能完全放盡，造成部分頂煤遺留在采空區(qū)，破碎頂煤氧化自熱靠注氮、灌漿等常規(guī)辦法難以解決。（4）因漏風(fēng)的存在，堆積遺煤有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件。綜上所述，111310炮采面在回采期間將面臨著采空區(qū)遺煤自燃和頂煤自燃的雙重威脅，如果不采取措施或采取措施不當(dāng)，回采期間勢必會(huì)發(fā)生煤炭自燃發(fā)火現(xiàn)象。

2 綜合防滅火措施及實(shí)施

2.1 防滅火預(yù)測預(yù)報(bào)措施

（1）111310工作面機(jī)、風(fēng)巷高冒點(diǎn)安排專職防火觀測工進(jìn)行防火觀測，加強(qiáng)對(duì)111310面抽排管路CO檢查，并取樣分析。（2）巷頂表面溫度比巷道風(fēng)流中溫度高出2 ℃時(shí)，必須進(jìn)行搗孔觀測，孔深不低于1 m。（3）嚴(yán)格按照安全監(jiān)控布置表安設(shè)一氧化碳、溫度傳感器，密切注意傳感器檢測數(shù)據(jù)變化情況。（4）束管監(jiān)控系統(tǒng)：工作面回采前在111310風(fēng)、機(jī)巷各布置一路Ф8 mm監(jiān)測束管，沿上幫鋪設(shè)至工作面上、下隅角，直至進(jìn)入采空區(qū)，在進(jìn)入采空區(qū)前，采用Ф4分鐵管加以保護(hù)。

2.2 采空區(qū)防滅火措施

2.2.1 注氮措施

根據(jù)工作面實(shí)際情況，對(duì)工作面采空區(qū)及機(jī)、風(fēng)巷異常高冒點(diǎn)采取持續(xù)注氮措施，惰化采空區(qū)及高冒點(diǎn)氣體，注入的氮?dú)鉂舛炔坏玫陀?7%。

工作面在回采之前，在下隅角處預(yù)埋一趟Ф108 mm，長12 m的注氮管路，預(yù)埋注氮管超前主管路12 m。工作面回采后，當(dāng)主管路出口進(jìn)入采空區(qū)12 m后，打開主管路閘閥，主管路開始注氮。

當(dāng)預(yù)埋管路進(jìn)入采空區(qū)12 m后，打開預(yù)埋管路閘閥，關(guān)閉主管路閘閥，同時(shí)在下隅角斷開主注氮管路，當(dāng)主管路出口進(jìn)入采空區(qū)12 m后，再恢復(fù)主管路注氮，如此類推，確保氮?dú)忉尫劈c(diǎn)在采空區(qū)12～24 m范圍內(nèi)持續(xù)注氮。

2.2.2 采空區(qū)灌漿措施

（1）工作面采取隨采隨灌措施。

（2）灌漿管路連接：111310風(fēng)巷布置一趟Ф108 mm灌漿管，接至111310面上隅角，回采后進(jìn)入采空區(qū)。當(dāng)灌漿管出口進(jìn)入采空區(qū)20 m后即開始灌漿至進(jìn)入采空區(qū)30 m止。工作面上隅角灌漿管路由采煤隊(duì)負(fù)責(zé)每5天外移一次，但必須保證埋入采空區(qū)深度不少于20 m，以防漏漿。灌漿期間，采煤隊(duì)?wèi)?yīng)做好工作面下出口疏放水工作。

（3）當(dāng)111310面處于俯采，在俯采狀態(tài)下容易造成工作面漏漿增加灌漿難度，111310面在采取隨采隨灌時(shí)控制灌漿量，在灌漿量不足的情況下，由注凝膠來補(bǔ)充。

2.2.3 注凝膠措施

使用QZB-50/60雙液注漿泵

（1）111310機(jī)巷、風(fēng)巷頂板高冒點(diǎn)在注氮措施無法有效控制火災(zāi)隱患的情況下，必須及時(shí)采取注凝膠充填措施。超前工作面200 m對(duì)高冒點(diǎn)注滿注實(shí)，防止高冒點(diǎn)進(jìn)入采空區(qū)。（2）掌握注膠區(qū)段高冒點(diǎn)范圍、溫度和氣體狀況。注膠時(shí)，應(yīng)掌握搗孔的角度和深度，注膠出現(xiàn)淋漏時(shí)要立即采取堵漏措施。

2.2.4 風(fēng)巷高位鉆場灌漿措施

為有效防止采空區(qū)頂部遺煤自燃發(fā)火，注氮及注漿等措施難以防治采空區(qū)頂煤自燃發(fā)火，采用在工作面高位瓦斯鉆場內(nèi)設(shè)計(jì)補(bǔ)打兩個(gè)鉆孔到采空區(qū)頂部，利用高位鉆孔對(duì)采空區(qū)進(jìn)行灌漿，灌漿方式由采空區(qū)頂板向下灌漿，解決了工作面埋管灌漿不能覆蓋整個(gè)工作面的缺陷，從而有效防止頂煤自燃。

連接管路：將風(fēng)巷原有Ф108 mm灌漿管路加設(shè)三通和閘閥，連接管路至風(fēng)巷高位鉆場鉆場平臺(tái)處，通過變徑接頭，用Ф50 mm高壓軟管將灌漿管和防火灌漿鉆孔相連接，進(jìn)行灌漿。

2.2.5 灑防滅火阻化劑措施

當(dāng)工作面局部CO超過200 PPm時(shí)，針對(duì)工作面局部采取撒漿措施。

若工作面停止推進(jìn)時(shí)，對(duì)整個(gè)工作面采空區(qū)側(cè)進(jìn)行撒漿。撒漿前由采煤隊(duì)在工作面上出口對(duì)灌漿管路接一節(jié)長0.5 m、Ф50 mm鋼管并安設(shè)三通閘閥，自工作面上口鋪一趟Ф1英寸的高壓軟管至工作面下口，并與三通管合茬。

2.2.6 減少工作面漏風(fēng)措施

111310工作面距111308采空區(qū)較近，為了減少工作面向采空區(qū)漏風(fēng)，每圓班由炮采隊(duì)用阻燃抗靜電編織袋裝煤設(shè)成擋墻，墻體縫隙用黃泥封堵嚴(yán)實(shí)，擋墻不準(zhǔn)拆除，并且工作面每推進(jìn)10 m由采煤隊(duì)在工作面上、下隅角各施工一道黃泥墻，黃泥墻厚不小于0.6 m，確保封閉墻嚴(yán)密不漏氣，黃泥墻不準(zhǔn)拆除。

2.2.7 設(shè)置防火墻基礎(chǔ)

回采前在111310面機(jī)、風(fēng)巷口向內(nèi)不小于5 m處設(shè)置防火墻基礎(chǔ)。考慮巷道壓力影響，只施工底部基礎(chǔ)。底部基礎(chǔ)分別嵌入兩幫不小于0.7 m，巷底深不小于0.5 m，厚度為1 m。

備足機(jī)巷、風(fēng)巷防火墻構(gòu)筑需用的瓦石、黃沙等材料，一旦工作面防火需要，能迅速施工防火墻。

3 結(jié)語

（1）對(duì)于易自燃煤層的炮采放頂煤工作面，在巷道布置時(shí)要盡量減少進(jìn)風(fēng)側(cè)漏風(fēng)源和回風(fēng)側(cè)漏風(fēng)匯的個(gè)數(shù)；回采期間要盡量減少漏風(fēng)源處的漏風(fēng)量，這對(duì)易自燃煤層的防滅火工作是至關(guān)重要的。

（2）對(duì)于沿煤層底板采用放頂煤回采的工作面，采空區(qū)丟底煤或頂部遺煤是防滅火的重點(diǎn)，因丟底煤或頂煤未放盡，形成遺煤，因該區(qū)煤層蔬松，供氧充足，蓄熱條件好，極易自燃。

（3）回采時(shí)防治預(yù)留頂煤自燃最有效的方法是利用高位鉆場施工高位鉆孔連管進(jìn)行注漿。該法可以有效防止采空區(qū)頂煤煤層自燃，采用頂部向下進(jìn)行灌漿方式，做到全面灌漿，有效防止煤層自燃。