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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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。