復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)防自然發(fā)火的新方法

摘 要：自然發(fā)火是煤礦生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一，處理不及時(shí)必將造成重大的事故。根據(jù)工作面實(shí)際情況，采取具有針對(duì)性的行之有效的防治措施，是預(yù)防自然發(fā)火的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：邁步交替灌漿；預(yù)注水泥砂漿；架間插管；區(qū)域均壓封閉

1 礦井概況

潘北礦位于淮南市（洞山）西北約30km處，處于潘一、潘三礦井以北，東部與潘二礦井毗鄰。井田東起F1斷層，西至十五勘探線，南以F1（東部）、F9（西部）斷層為界，北至尚塘耿村向斜軸或各煤層-900m底板等高線的地面垂直投影線，東西走向長約14.2km，南北傾斜寬2.5km，面積約36km2。礦井采用中央并列抽出式機(jī)械通風(fēng)。礦井目前已揭露的13-1、11-2、8、7-1、6-1等煤層的自燃傾向性均為Ⅱ類自燃，自燃發(fā)火期均為3～6個(gè)月；煤塵均具有爆炸危險(xiǎn)性。全區(qū)斷層較為發(fā)育，走向斷層占絕大多數(shù)，主要斷層有F66、F72、F69等斷層；其中斷層F69位于F66斷層上盤并與F66斷層形成“Y”型控制，對(duì)13-1、11-2煤層破壞嚴(yán)重。

2 預(yù)防自然發(fā)火措施

2.1 正常回采期間預(yù)防自然發(fā)火措施

邁步交替灌漿。工作面回采期間，以30m的距離為一組，從上順槽向采空區(qū)預(yù)埋三趟灌漿管。一趟30m，前端10m為花管；一趟20m，前端10m為花管；一趟10m，前端5m為花管，三趟灌漿管通過閘閥分別在工作面上順槽灌漿干管相聯(lián)，對(duì)采空區(qū)實(shí)施間歇式邁步交替灌漿（如圖1）。

圖1

由于潘北礦工作面傾角較大，上隅角使用單趟灌漿管對(duì)采空區(qū)預(yù)防性灌漿時(shí)，易在采空區(qū)煤巖裂隙間形成固定的聚漿通道；且單趟灌漿管路在交替預(yù)埋期間，也易在采空區(qū)內(nèi)形成灌漿的盲區(qū)，達(dá)不到預(yù)防性灌漿防火的預(yù)期效果。邁步交替灌漿，不僅解決了上述問題，也增大對(duì)采空區(qū)內(nèi)氧化帶的灌漿面積，同時(shí)間歇式灌漿也有利于黃泥的快速膠結(jié)包裹碎煤，充填煤巖間空隙，增加采空區(qū)的密實(shí)性，減少了漏風(fēng)，延長了采空區(qū)遺煤氧化蓄熱的時(shí)間。

2.2 工作面遇斷層預(yù)防自然發(fā)火措施

打鉆預(yù)注水泥砂漿。根據(jù)工作面的地質(zhì)構(gòu)造，分別在上、下順槽及高位鉆場(chǎng)，向構(gòu)造帶施工鉆孔，利用鉆孔提前預(yù)注水泥砂漿（如圖2）。通過鉆孔居高臨下，把漿液滲透到構(gòu)造帶區(qū)域內(nèi)，加固斷層、包裹煤體。

圖2

采空區(qū)漏風(fēng)是遺煤自然發(fā)火的決定因素，根據(jù)煤炭自然發(fā)火的規(guī)律性，采空區(qū)漏風(fēng)量大小決定著遺煤自然發(fā)火低溫氧化階段和自熱階段。因此，抑制遺煤自然發(fā)火的措施就是盡可能減少遺煤與氧氣的接觸，縮短采空區(qū)內(nèi)氧化帶的寬度。打鉆預(yù)注水泥砂漿能在短時(shí)間內(nèi)快速封堵斷層附近的漏風(fēng)通道，促進(jìn)斷層附近煤體的膠結(jié)，減少漏風(fēng)，進(jìn)而延緩煤的氧化速度， 延長煤的自然發(fā)火期。

2.3 特殊區(qū)域防滅火措施

2.3.1 收作期間架間插管。根據(jù)遺煤分布情況，在架頂與架后有遺煤的支架間，利用煤電鉆在兩個(gè)不同的角度（如圖3），各預(yù)埋一組插管（前端2m～3m為花管，頂部焊鉆頭）打入老塘方向5m～10m，再聯(lián)接高壓膠管與注漿干管合茬注漿。注漿時(shí)從工作面上隅角逐架逐管向下隅角方向采取非連續(xù)方式灌注，每次注漿3～5分鐘，插管孔口漏漿、工作面出漿要立即停止注漿。

圖3

工作面收作時(shí)停滯時(shí)間較長，易造成收作線附近遺煤的緩慢氧化。架間插管注漿可增加煤的外在水分，冷卻架頂、架后已自熱的遺煤，同時(shí)也降低采空區(qū)內(nèi)的溫度，進(jìn)而延緩遺煤的氧化速度。

2.3.2 上、下隅角噴漿封閉。收作期間在工作面上、下隅角均用“雙抗“紡織袋裝煤矸進(jìn)行了充填，對(duì)充填墻附近10m范圍內(nèi)全部噴漿封閉；并在工作面回風(fēng)巷合理砌筑調(diào)節(jié)風(fēng)門。上、下隅角用黃泥抹縫短期內(nèi)可以減少采空區(qū)的漏風(fēng)（適用于正常回采期間），但在長時(shí)間的條件下，黃泥中的水分蒸發(fā)后會(huì)形成裂隙，造成煤矸充填墻漏風(fēng)。改用水泥砂漿噴漿封閉后，不僅解決了上述問題，還增大了上、下隅角的堵漏范圍，最大程度降低工作面采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)路兩端的風(fēng)壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)進(jìn)而使采空區(qū)內(nèi)氧化帶范圍變窄，從而達(dá)到防止自然發(fā)火的目的。

2.3.3 區(qū)域均壓封閉。工作面回采結(jié)束后，分別在上、下順槽各施工一組雙瓦石注漿墻（如圖4）。兩墻之間的水泥砂漿能使巷體與墻體、內(nèi)墻與外墻很好的融成一個(gè)整體，確保采空區(qū)不漏風(fēng)。大氣壓力的變化對(duì)封閉墻影響較大。因此對(duì)上、下順槽封閉墻所在位置，通過增加封閉墻的數(shù)量進(jìn)行區(qū)域均壓封閉，確保該區(qū)域（如圖5）的封閉效果，最大程度降低季節(jié)變化對(duì)采空區(qū)的影響。

3 結(jié)束語

（1）大傾角綜采工作面收作時(shí)，收作位置應(yīng)盡量避免選在地質(zhì)條件復(fù)雜及構(gòu)造處。（2）相鄰工作面之間的隔離煤柱，由于受到集中應(yīng)力影響較大，煤柱被壓裂壓碎，完整性遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致相鄰工作面采空區(qū)之間相互連通，為采空區(qū)漏風(fēng)創(chuàng)造了良好的通道。因此對(duì)相鄰工作面的采空區(qū)應(yīng)同步采取防火措施，回采時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)隔離煤柱的定期檢查。（3）應(yīng)合理地安排采掘關(guān)系，避免采掘布置集中，以減少漏風(fēng)通道；要保持通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，盡量縮短風(fēng)路；合理選擇通風(fēng)設(shè)施位置，合理分配風(fēng)量。（4）防止自然發(fā)火應(yīng)以預(yù)防為主，提前采取防火措施。綜合利用防火措施就一定能取得顯著的預(yù)防效果。

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作者簡(jiǎn)介：桑浩（1975，7-），男，安徽壽縣人，助理工程師，大專學(xué)歷，一直從事“一通三防“工作。