煤礦綜采工作面綜合防火技術研究

郭金保 陳相合

摘 要：平煤十三礦屬于自燃發火煤層，煤層自燃發火期為3-5個月。煤塵具有爆炸危險性，為有效防止12032采面自燃發火現象發生，分別采取采空區注氮、注漿、注水、超前段進行注水玻璃及注氮防滅火材料等綜合防滅火方法，以期有效防止采面自燃發火事故的發生，保障煤礦開采的安全，高效。

關鍵詞：煤礦；綜采工作面；防火技術；研究

1 采面簡介

12032采面位于己二采區東翼12031和12051工作面的下分層，工作面可采走向長1530m ，傾斜長159m，，可采面積243270m2。煤層厚度平均5.3m，煤層傾角22～41度，平均30度，采用分層開采。由于該采面地質條件復雜，采面煤層厚，且屬于自然煤層，加之采面回收時間較長，為確保采面回收期間的安全，特制訂專項采面回收期間的綜合防滅火安全技術措施。

2 制定防火措施

1）由施工隊負責，堅持在采面上隅角和下隅角打擋風墻，并用黃泥抹縫。下隅角吊掛30米擋風簾，拐過機巷下幫不得小于1米，上接頂，下接底。上隅角吊掛20米擋風簾，拐過風巷上幫不得小于1米，上接頂，下接底，減少向采面采空區漏風，施工隊每天必須安排專人負責檢查擋風墻、擋風簾吊掛情況。

2）由施工隊安排專人負責在采面超前托頂煤段打眼配合通風隊下管子，堅持從采面上隅角向采空區注水，注水管必須敞開不關。

3）施工隊負責在采面上、下隅角安裝凈化水幕，敞開不管，濕潤漏出（入）采面的風流。

4）由施工隊負責，安排專人看管風巷片盤2道防突風門，嚴禁出現2道風門同時敞開不關的現象，安全檢查隊瓦斯檢查員要隨時注意風門的完好情況，發現問題要及時匯報處理。

5）由施工隊負責，安排專人在采面回收期間，每天對機、風巷及采面全面灑水滅塵一遍。

6）監測隊負責采面回收期間的安全監控設施的調試。

7）通風調度負責，連續監控采面回風流一氧化碳和溫度變化情況，一旦發現采面出現一氧化碳，要立即匯報通風科。并做好有關人員的匯報記錄。

8）通風隊負責，落實在采面超前下注漿管并注水玻璃、保證注氮管路的完好，達到24小時不停。

9）通風科負責己15.1712032采面風量的制定，通風隊負責采面風量的調整實施。

10）灌漿防滅火。灌漿防滅火技術在我國有自然發火危險的礦井中用得較普遍，泥漿能夠吸熱降溫，對煤體還有包裹作用，達到隔氧的目的，對于采空區的防滅火效果顯著，已成為與井下內因火災斗爭的主要措施之一。

井下安裝有移動式制氮機：制氮機移動式螺桿空氣壓縮機型號：PES920SDY2臺；地面移動式膜分離制氮機型號：DM—1000一臺，氮氣產量：1000Nm3/h，①漿池容積2*15m3；②供水來源采用西風井深水小井；③灌漿（注氮）主干管路規格為直徑100mm，注漿管路總長為2000m，西風井地面漿池設置有2個主要控制4寸泄漿閥門；④注漿采用行走式攪拌機進行攪拌，材料采用粉煤灰、MEA、黃泥；⑤注漿（注氮）范圍為己二采區。攪拌好的漿液從地面注漿池順著4寸主管路沿西風井筒進入井下西風井總回風石門1200m的4寸支管路，從西風井總回風石門進入己二回風上山，再由分支進入頭面各回風道口，各回風道口設置有4寸控制閥門及三通口。

12）注氮防滅火。本著預防為主的方針，根據《煤礦安全規程》的要求，設計考慮對煤層自然發火進行綜合防治，將拖管、間歇式注氮系統作為礦井防滅火的一種措施，并在井上下建立相應的防滅火安全監測、監控系統。

①本礦井己一、己二、己三采區采用以注氮作為防滅火的一項輔助措施，根據開拓及盤區布置，按最大防火用氮量計算，約為1000m3/h。

②根據礦井防滅火要求，對本礦井己一、己二、己三采區注氮系統選用深冷空分式、變壓吸附式或膜分離式制氮設備進行了方案比較。深冷空分制氮，產氮效率較低，能耗大，設備投資大，需要龐大的廠房，且運行成本較高，不完全適合我國煤炭行業行情，設計不予推薦；變壓吸附式和膜分離式制氮，各有利弊，膜分離式制氮系統流程簡單，比變壓吸附式少一個緩沖罐，體積小，維修費用少，但膜分離式制氮要求氣源的壓力高，對氣源除油、除水、除塵的要求高，設備投資較多，設計也不與推薦；而變壓吸附式制氮系統，工藝簡單，對氣源的壓力、除油、除水、除塵的要求不高，設備投資較少，備品備件易購，維護維修方便。經上述比較，本礦井采用變壓吸附式制氮設備。對于制氮系統的布置方式，國內常用的有地面集中式和井下移動式，設計對地面集中式供氣和井下移動式兩種方案進行了比較。鑒于地面集中制氮系統，工作環境好，便于維護管理，設備投資少，故障率低，在相對靜態的條件下工作，一旦出現故障，排除方便。當某處出現著火危險，可方便調用所有氮氣集中進行高強度注氮，將著火危險消滅在萌芽中。而井下移動式制氮系統，機動靈活，使用方便，可根據使用需要開起相應設備，輸氣管路短，管材及安裝費用低，損耗小，運行費用低；但所有電機、電器等均需嚴格按防爆等級執行，設備投資高，工作環境較差，維護費用高，體積也受到限制，特別是對于變壓吸附式設備，吸附塔臥式安裝，吸附劑的性能無法充分發揮。經上述綜合技術經濟分析比較，為了方便調用所有氮氣集中進行高強度注氮，降低著火危險，設計推薦選用地面制氮系統。

③注氮管路由制氮站經地面沿東西回風井井筒敷設至井下，經過采區回風上下山，由回風道進入采掘工作面，利用工作面注氮管路向高溫點注氮。

3 結論

通過在12032采面回收期間采取向采空區注氮、注漿、注水、托頂煤段進行注水玻璃及注氮

防滅火材料等綜合防滅火方法，降低了采面采空區的溫度，控制了采空區氧化速度，提高了采面回收進度，合理選擇實施方案，有效的防止了采面自燃發火的發生，為采面回收工作爭取了有效的寶貴時間，為礦井安全生產奠定了有力基礎。