綜放面開切眼綜合防滅火技術實踐*

唐韓英

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室;2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

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綜放面開切眼綜合防滅火技術實踐*

唐韓英1,2

(1.瓦斯災害監控與應急技術國家重點實驗室;2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

摘要簡要介紹了白土窯煤礦1101綜放工作面開切眼的基本情況，針對開切眼煤自然發火情況，制定了以灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術措施，并對治理效果進行了評價分析。結果表明，采用綜合防滅火技術措施處理后，氣體濃度和溫度顯著降低，有效防止了開切眼煤自燃，為類似條件的開切眼煤自燃防治提供了參考。

關鍵詞綜放開切眼綜合防滅火技術

綜采放頂煤開采技術因其高產、高效、掘進率低、生產成本低、經濟效益高的特點，在厚煤層及特厚煤層開采中應用較為普遍。然而，綜放工作面開切眼斷面較大，支架等設備安全時間較長，頂煤較厚，掘進和支護過程中頂煤破碎較為嚴重，煤自燃的危險性也明顯增加。為保證綜放工作面的安全生產，確保井下作業人員和設備的安全，白土窯煤礦開展針對綜放面開切眼期間的綜合防滅火技術研究很有必要。

1　開切眼基本情況

白土窯煤礦1101工作面為綜放工作面，開切眼采用爆破落煤方式，掘進導硐、錨網索支護。掘進期間巷道周圍應力重新分布，多次出現煤炮現象；切眼擴刷期間，再次造成應力重新分布，加劇了對巷道圍巖完整性的破壞[1-2]。液壓支架安裝期間，工作面安裝到切眼上端頭53#～54#支架上部時，由于拆除原支護單體，造成上方冒落，現場排查發現，綜放支架上部多處發生冒頂：①下隅角附近冒落空洞長約12 m，且發生離層；②37#～38#支架上部發生冒落；③50#支架至回風隅角位置冒落，形成較大空洞。使用手持式測溫槍測量50#～54#支架頂部煤體表面溫度為27.6 ℃，CO濃度100×10-6以上。

2　綜合防滅火技術措施

綜合分析后認為，氣體和溫度異常主要是由于：B1煤層為易自燃煤層，最短自然發火期僅為31 d，且開切眼斷面大，受礦壓影響易壓裂破碎，存在漏風供氧；綜采設備安裝時，供風量小，風流溫度較高；安裝時間較長，開切眼的松散煤體氧化升溫時間長，有充分的蓄熱條件，煤體溫度較高，因而切眼附近采空區易發生自燃火災。針對1101工作面開切眼的實際情況，利用礦井現有防滅火系統及設備，采用以灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術措施[3]。

2.1加強監測

利用礦井現有的監測監控系統，通過施工鉆孔或預埋保護鋼管，并鋪設取氣束管及測溫元件，對支架上部頂煤及采空區氣溫、氣體組分和濃度進行監測并記錄。

2.2灌注凝膠

開切眼掘進和安裝支架期間，受地應力和機械振動的綜合影響，頂煤破碎較為嚴重，裂隙較為發育，采用灌注凝膠工藝，對破碎煤體進行覆蓋并充填裂隙，減少向破碎煤體漏風，隔絕煤與氧氣接觸，預防頂煤氧化自燃[4]。

2.2.1鉆孔施工

設計施工鉆孔，終孔位置距煤層頂板約1 m，53#支架冒落處，孔間距、鉆孔角度、具體位置和數量視現場情況而定。1#～52#架每隔5個支架打一組眼，斜長8 m以上，與水平面成30°～65°夾角，共計施工鉆孔38個，鉆孔總進尺約173 m。鉆孔參數見表1。

2.2.2灌注凝膠工藝

鉆孔施工后下套管，利用注膠設備，向支架上部區域灌注凝膠，注膠工藝見圖1。

由于頂煤破碎較為嚴重，為保證注膠效果，防止凝膠大量流失，采用“少量多次”、“邊施工鉆孔邊注膠”的原則，先后5次注凝膠，共計灌注凝膠21.25 t[5]。

表1　鉆孔參數

圖1　注膠工藝示意

2.3噴漿

根據開切眼現場情況，將噴漿處理區域劃分為兩部分。

(1)支架間及支架后部。為防止凝膠通過裂隙從支架頂部泄漏，先噴漿、再注膠施工，之后再噴漿處理，經現場勘察檢驗，噴漿處理區域漏膠很少，噴漿效果較好。

(2)高冒區及巷道。由于浮煤已基本冒落，高冒區鉆孔施工及注膠難度較高，因此，采用噴漿處理。同時，對距離開切眼50m范圍內的進、回風巷段進行噴漿處理，處理區域包括巷道兩幫及巷頂，防止巷道內松散煤體自燃。

2.4效果分析

對開切眼區域監測，監測頻率為3班/d、3次/班，并做好記錄，整理、分析監測數據，結果如表2所示。

表2　氣體含量及溫度監測數據

從表2可以看出，煤體表面最高溫度為28 ℃，正常煤壁溫度為8～9 ℃。采取措施處理后，監測區域內未檢測到CO和CH4，煤體溫度逐漸下降至正常溫度并基本穩定，說明采用綜合防滅火技術措施治理開切眼煤自燃效果顯著。

采取措施后，煤體溫度總體呈下降趨勢，并基本穩定在10 ℃以下，綜合防滅火措施效果顯著。

3　結　論

針對白土窯煤礦1101綜放面開切眼自然發火的情況，采用灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術措施治理后，未檢測到CO和CH4，煤體表面溫度逐漸下降，從最高28 ℃降至10 ℃以下并基本穩定，說明綜合防滅火技術措施可有效防止開切眼煤自燃。

參考文獻

[1]鄧軍,徐精彩,王洪權,等.新型復合膠體防滅火技術及應用[J].煤礦安全,2001(12):42-44.

[2]陳俊,吳康華,徐俊.急傾斜工作面綜合防滅火技術研究與實踐[J].礦業安全與環保,2013(4):98-101.

[3]徐精彩.煤自燃危險區域判定理論[M].北京：煤炭工業出版社,2001.

[4]韓云龍.厚煤層綜采放頂煤工作面防滅火技術的探討[J].礦業安全與環保,2002(4):33-34.

[5]高明中.急傾斜煤層開采巖移基本規律的模型試驗[J].巖石力學與工程學報,2004(3):441-445.

(收稿日期2016-04-26)

*國家安全監管總局破解安全生產難題科技攻關項目(編號：2015PJNT01)；中國煤炭科工集團有限公司科技創新基金項目(編號：2013ZD002)。

唐韓英(1984—)，女，助理研究員，碩士，400037 重慶市沙坪壩區上橋三村55號。