綜采工作面CO綜合治理技術應用

裴春利

(大同煤礦集團 忻州窯礦，山西 大同 037021)

1 工作面概況

忻州窯礦8516下工作面開采煤層為東三盤區11－2#～12－1#合并層。煤層平均厚度 7.9 m，采用上下分層式采煤法開采。8516下工作面為下分層開采工作面，東鄰8518采空區，南隔20 m煤柱為東二盤區，西鄰8514上分層采空區和5514下空巷(掘203 m時漏頂嚴重導致封閉)，北部為8515和8513采空區，上部為8516上分層采空區，頂煤0.2～1 m.工作面采用“U”型通風系統，工作面配風量為664 m3/min，瓦斯絕對涌出量為3.52 m3/min，煤層屬于易自燃煤層，煤層自然發火期為97天。東三盤區11#層8516下防滅火系統圖見圖1.

圖1 東三盤區11#層8516下防滅火系統圖

2 8516下工作面CO超限情況及原因分析

2.1 CO超限情況

2009年11月10日，在5516下巷60～100 m漏頂處出現CO氣體，濃度為19×10－6，11日檢查CO濃度上升到28×10－6，通過對工作面漏頂處進行充填堵漏，濃度下降到7×10－6.工作面推至440 m時遇地質構造，推進速度放慢，經采取堵漏、注氮等措施后，CO濃度仍逐漸上升到100 ×10－6.工作面被迫停產，并啟用均壓系統進行撤退，封閉采空區。

2.2 CO超限原因分析

1)由于東三盤區11－2#～12－1#層沖擊地壓頻繁，造成5516下巷60～100 m頂煤破碎帶與相臨8518采空區之間煤柱壓裂、2516下190～220 m頂煤破碎帶與8516上分層采空區頂板壓裂，形成漏風通道，導致8518采空區和8516上分層遺煤及煤柱落煤氧化。

2)工作面遇地質構造，平均日推進3 m.推進速度慢，造成采空區自燃帶最大寬帶ΔL存在時間變長，古塘遺煤氧化加速。

3 8516下工作面防滅火綜合治理措施

3.1 開采期間治理

1)充填堵漏。采用羅克休對2516下巷、5516下巷漏頂處進行充填，消除漏風通道，抑制上分層采空區CO下泄，共計使用羅克休35 t.在5516下巷施工鉆孔，向8516上分層及8518采空區灌注粉煤灰，抑制上分層和臨近采空區自燃，共注粉煤灰310 t.

2)氯化鎂阻化防滅火。在8516下工作面頂板高溫點施工鉆孔向上分層采空區灌注氯化鎂進行阻化防滅火，共灌注氯化鎂35 t.

3)采空區注氮。采用井下移動式注氮系統向相鄰8518采空區實施注氮，抑制采空區遺煤自燃，共注氮氣1 200 000 m3.

東三11#層8516下工作面發現CO氣體以來，經過實施多種措施后，CO濃度得到了一定的抑制，但得不到徹底根治。在有CO威脅的情況下，同時克服工作面440～530 m遇褶皺回采困難的情況，采取以上措施將工作面推至560 m，推進長度130 m.2009年12月23日經研究決定工作面停產并采用均壓通風進行撤架，組織封閉。

3.2 搬家撤退期間的治理

使用2×75 kW風機構筑均壓系統，對8516下工作面實施均壓通風。升壓后均壓風門內外壓差為1.176 kPa，風量為320 m3/min，上隅角 CO 氣體濃度由升壓前的 100×10－6以上下降至3×10－6.后經多次調壓，使進、回風壓差穩定在392.2 ～490.3 Pa，效果最佳。

3.3 封閉期間及封閉后的治理

制定封閉方案，分別在2516下、5516下停采線處施工兩道永久密閉，在2516下巷口、5516下巷口及2516回風繞道施工3道防火密閉。于2010年1月21日開始封閉，利用一周的時間快速將封閉工作完成。封閉后，由于5516下密閉外煤柱壓裂、頂板有裂隙，還有CO氣體下泄。

3.4 封閉后的治理

1)加強火區的監測預報工作，每天安排防火檢查人員對 5516下1#、2#觀測管、5516下密閉內、2516下密閉內、東三14#層皮帶巷鉆孔檢查并取樣化驗分析。

2)繼續利用東三14#層皮帶巷煤壁鉆孔不間斷向8518采空區注氮。通過對 5516下1#、2#束管、5516下密閉內、東三14#層皮帶巷鉆孔、東三11#軌道尾、東三11#回風尾檢查并取樣化驗分析發現一旦注氮停止CO氣體呈上升趨勢。

3)加強密閉的堵漏工作，東三 11－2#～12－1#層8514、8515、8513、8511、軌道尾、回風尾采空區及煤柱間密閉不同程度的損壞，漏風較大。2010年5月中旬由里向外逐個進行加固修補，盡可能減少漏風。尤其對東三回風尾密閉在原防火密閉外又用磚石進行全斷面加固;另外，對軌尾密閉、8516采空區密閉周圍巷道和密閉進行全斷面噴漿處理，有效抑制了CO氣體的外泄。

4)優化東三11－2#～12－1#層東部通風系統，封閉2514下巷以東的軌道、回風巷和工作面采空區，改變采空區密閉內外壓力分布。東三11－2#～12－1#層2514下巷以東的軌道巷、回風巷兩道防火密閉于2010年5月29日施工完成。

5)東三盤區11－2#～12－1#層8516、8518采空區，對應地面位置發現多條裂縫，裂縫寬0.2～0.5 m，累計長200 m，組織人員進行充填。

6)地面實施黃泥灌漿，徹底根治東三305盤區火區。設計分別在8516、8518、8520采空區由地面打3個鉆孔向采空區實施灌漿，目前，已陸續對8516、8518、8520采空區灌注黃泥漿約100 000 m3.

4 治理效果

東三11－2#～12－1#層8516下工作面自然發火初期恰逢工作面遇地壘，推進速度慢，給防火工作造成困難。考慮到提前撤架搬家隊組無接替面，先后采取頂板充填裂隙堵漏、上分層采空區噴灑氯化鎂、注氮氣抑制氧化、相鄰工作面煤柱灌注粉煤灰堵漏、巷道外部噴漿堵漏以及工作面實施均壓通風等措施，經過80多天的綜合治理，工作面多推進130 m并安全撤架。為順利過地壘創造了有利條件，同時保障了生產的正常接替。

另外，8516下工作面的后期封閉;相鄰密閉的加固堵漏;盤區東部通風系統優化;8516、8518采空區對應地面位置多條裂縫充填;地面黃泥灌漿等措施的實施徹底消除了東三11－2#～12－1#層東部火區隱患，尤其地面黃泥灌漿效果尤為明顯。5月20日實施灌漿后，5月 26日開始東三 11#層 5516下1#、2#束管、5516下密閉內、東三11#回風尾取樣化驗，CO氣體濃度為0，防滅火措施效果顯著。

5 結束語

忻州窯礦開采歷史悠久，井田內小窯眾多，地面裂縫多，采空區存在各種隱性的漏風通道。通過充填堵漏、阻化劑防滅火、注氮防滅火、均壓防滅火、采后灌漿等多種防滅火技術，成功治理了CO超限，確保了礦井安全生產。

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