綜合防滅火技術在ZF42105工作面治理中的應用

王俊龍

（陜西集華柴家溝礦業有限公司,陜西 銅川 727200）

煤炭自燃是煤礦重大災害之一，煤層或采空區一旦發生自燃，造成的后果是非常嚴重的。本文通過對陜西集華柴家溝礦業有限公司ZF42105工作面采空區高溫點采取的綜合防滅火措施，來闡述綜合防滅火技術對預防惡性火災事故的重要作用。

1 引言

陜西集華柴家溝礦業有限公司礦井自1992年10月開始籌建，現礦井生產能力已達到100萬t/a。柴家溝煤礦為一對主副斜井配斜風井單水平開拓，主井斜長697.8m，副井斜長681.7m，主副井坡度均為23°，風井斜長468.1m，坡度為25°。井田可采煤層為4-2煤層，煤層傾角3-5°，煤層平均厚度為5.61m。經陜西省煤炭工業局2009年度煤礦瓦斯等級鑒定，礦井瓦斯相對涌出量為2.76m3/噸，絕對涌出量為5.59m3/min,屬低瓦斯礦井。礦井采用中央分列式通風，即主副井筒進風邊界風井回風，自然發火期為3-6個月，屬于易自燃煤層。

2 ZF42105工作面簡介

ZF42105綜放工作面位于一盤區的第五個工作面，該面采用綜合機械化放頂煤開采，工作面配備風量為1050m3/min，相對普通綜采工藝采空區遺煤較多，遺煤厚度極易超過0.4米。因此容易發生采空區煤炭自燃。

2007年5月經西安科技大學對柴家溝煤礦4-2煤層自然發火狀況進行鑒定，鑒定礦井為“一級”自然發火礦井，現開采的4-2煤層的自然發火期鑒定結果為：3-6個月，最短自然發火期鑒定結果為：36天，煤層自然傾向性等級屬一類，容易自燃。

3 ZF42105工作面臨時密閉措施

針對CO超限出現安全隱患這一情況，陜西集華柴家溝礦業有限公司迅速采取措施，邀請西安科技大學教授和防滅火方面的有關專家進行現場勘查，制定了治理方案：

（1）立即對采面封土袋墻，每三天封一次，主要封堵兩端頭。

（2）注氮：從即日起對采面加大注氮，從原來的每日12小時變為24小時連續注氮（以500m3/小時為主）。

（3）注凝膠：從即日起由原來每月注凝膠3次變為每日三班連續注膠。

（4）兩端頭噴曬阻化劑：每日三班對兩端頭進行噴灑阻化劑。

通過對采空區開放式注氮、端頭封堵（10米/次）、端頭墻后注凝膠及加快推進速度的措施，截止11月3日工作面回風流CO氣體基本得到控制，在一定范圍內浮動，采空區出水溫度正常23℃，工作面上隅角無明顯氣味，無煙霧。根據銅川市煤監局、宜君縣煤炭工業局要求，11月6日對42105工作面實施臨時封閉。

4 工作面封閉后治理方案

根據柴家溝現有的防滅火設備和42105工作面的實際開采條件，工作面封閉后主要采取采空區封閉式注氮的治理措施，通過降低氧氣濃度惰化采空區，控制高溫點的發展并達到安全狀態。然后輔助其它措施對采空區進行降溫處理，并通過調節通風系統，降低上下端頭密閉壓差，減少漏風量。為盡快對采空區內高溫點進行處理，創造啟封條件，在封閉期間初步設計以下方案。

4.1 采空區注氮

氮氣防滅火技術是利用制氮設備制取氮氣，通過管路注入采空區等煤炭可能自燃的區域。主要用于防治采空區自然發火和瓦斯爆炸，加快封閉并熄滅火區的過程模式。在封閉滅火過程中，氮氣不會損壞或污染機械設備和井巷設施，火區可以較快恢復生產。氮氣防滅火技術與均壓和其它堵漏風措施配合應用，防滅火效果較好。

工作面封閉以后，采用井下移動式注氮設備向采空區連續注氮，運輸順槽注氮管路利用開采期間采空區的預埋管路，距離工作面40米左右；回順在封閉工作面前從上隅角引出一趟措施管路，引至密閉墻外，可以根據注氮需要進行注氮，注氮管路布置如下圖1所示。

注氮設備主要性能指標：

制氮工藝：碳分子篩變壓吸附

氮氣產量：≥450m3/h；

氮氣純度：≥97%。

氮氣壓力：≥ 0.6MPa

4.2 調整通風系統

（1）礦井總風量調節。根據礦井供風需要，適當降低礦井總供風量。

（2）工作面封閉以后，對原有工作面的通風系統進行局部調整，在進風巷道處打開105通道風門，改變原來進風風流方向，減少進風順槽的供風量；在回風巷道處，適量調節105面回順聯絡巷風窗，形成軌道下山——回順聯絡巷——回風下山風路，從而降低密閉內外壓差，最終形成封閉工作面處于風流短路的狀態，減少密閉區內的漏風量。

4.3 工作面密閉內氣體及溫度監測

為了對封閉工作面的氣體進行監測，及時掌握采空區內高溫點的發展狀態，在工作面封閉期間，提前在上、下端頭及密閉墻內部預留了觀測管。

5 結束語

綜上所述，ZF42105工作面采空區高溫點的治理方案高效快捷，阻止了一起因煤自燃而發生惡性爆炸事故的發生。從這個工作面從治理、封閉、啟封過程中所采取的措施中，可以看出綜合防滅火技術在采空區煤自燃隱患中所發生的重要作用。通過ZF42105工作面出現煤自燃安全隱患后采取的綜合防滅火技術，可以得出“以防為主、提前控制”作為綜合防滅火技術的總的指導方針在任何時候都是有效的。

[1]42105工作面封閉后高溫區治理方案[S].陜西集華柴家溝礦業有限公司 西安科技大學,2009(11).