復雜地質條件下預防自然發火的新方法

摘 要：自然發火是煤礦生產過程中的主要災害之一，處理不及時必將造成重大的事故。根據工作面實際情況，采取具有針對性的行之有效的防治措施，是預防自然發火的關鍵。

關鍵詞：邁步交替灌漿；預注水泥砂漿；架間插管；區域均壓封閉

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械通風。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，自燃發火期均為3～6個月；煤塵均具有爆炸危險性。全區斷層較為發育，走向斷層占絕大多數，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13-1、11-2煤層破壞嚴重。

2 預防自然發火措施

2.1 正?；夭善陂g預防自然發火措施

邁步交替灌漿。工作面回采期間，以30m的距離為一組，從上順槽向采空區預埋三趟灌漿管。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，對采空區實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采空區預防性灌漿時，易在采空區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埋期間，也易在采空區內形成灌漿的盲區，達不到預防性灌漿防火的預期效果。邁步交替灌漿，不僅解決了上述問題，也增大對采空區內氧化帶的灌漿面積，同時間歇式灌漿也有利于黃泥的快速膠結包裹碎煤，充填煤巖間空隙，增加采空區的密實性，減少了漏風，延長了采空區遺煤氧化蓄熱的時間。

2.2 工作面遇斷層預防自然發火措施

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

圖2

采空區漏風是遺煤自然發火的決定因素，根據煤炭自然發火的規律性，采空區漏風量大小決定著遺煤自然發火低溫氧化階段和自熱階段。因此，抑制遺煤自然發火的措施就是盡可能減少遺煤與氧氣的接觸，縮短采空區內氧化帶的寬度。打鉆預注水泥砂漿能在短時間內快速封堵斷層附近的漏風通道，促進斷層附近煤體的膠結，減少漏風，進而延緩煤的氧化速度， 延長煤的自然發火期。

2.3 特殊區域防滅火措施

2.3.1 收作期間架間插管。根據遺煤分布情況，在架頂與架后有遺煤的支架間，利用煤電鉆在兩個不同的角度（如圖3），各預埋一組插管（前端2m～3m為花管，頂部焊鉆頭）打入老塘方向5m～10m，再聯接高壓膠管與注漿干管合茬注漿。注漿時從工作面上隅角逐架逐管向下隅角方向采取非連續方式灌注，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

工作面收作時停滯時間較長，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，同時也降低采空區內的溫度，進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“紡織袋裝煤矸進行了充填，對充填墻附近10m范圍內全部噴漿封閉；并在工作面回風巷合理砌筑調節風門。上、下隅角用黃泥抹縫短期內可以減少采空區的漏風（適用于正?；夭善陂g），但在長時間的條件下，黃泥中的水分蒸發后會形成裂隙，造成煤矸充填墻漏風。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漏風風路兩端的風壓差，減少采空區漏風進而使采空區內氧化帶范圍變窄，從而達到防止自然發火的目的。

2.3.3 區域均壓封閉。工作面回采結束后，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、內墻與外墻很好的融成一個整體，確保采空區不漏風。大氣壓力的變化對封閉墻影響較大。因此對上、下順槽封閉墻所在位置，通過增加封閉墻的數量進行區域均壓封閉，確保該區域（如圖5）的封閉效果，最大程度降低季節變化對采空區的影響。

3 結束語

（1）大傾角綜采工作面收作時，收作位置應盡量避免選在地質條件復雜及構造處。（2）相鄰工作面之間的隔離煤柱，由于受到集中應力影響較大，煤柱被壓裂壓碎，完整性遭到嚴重破壞，導致相鄰工作面采空區之間相互連通，為采空區漏風創造了良好的通道。因此對相鄰工作面的采空區應同步采取防火措施，回采時應加強對隔離煤柱的定期檢查。（3）應合理地安排采掘關系，避免采掘布置集中，以減少漏風通道；要保持通風系統穩定，盡量縮短風路；合理選擇通風設施位置，合理分配風量。（4）防止自然發火應以預防為主，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防效果。

參考文獻

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[3]白星磊.孤島工作面采空區自然發火防治措施[J].煤礦安全，2012，2.

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