“三位一體”煤自然防治技術的應用

摘 要：建了均壓—無機固化泡沫聯動堵漏聯動控風、阻化泡沫凝膠大面積阻化與覆蓋煤體、氮氣目標惰化易自燃區域的“三位一體”煤自燃防治技術體系，該技術體系在棗莊礦業集團新安煤礦3402工作面進行了應用。

關鍵詞：地溫；空氣濕度；煤自燃；采空區

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.066

0 前言

目前棗莊礦區開采深度較深，具有通風距離長、地溫高、空氣濕度大的復雜開采條件，也就導致煤層自然發火嚴重。自2001年至今的16年開采過程中，發生了49起煤自燃事故，對礦井的安全生產有著嚴重的威脅，并造成了重大的損失。

為此，本文針對棗莊礦區復雜易自燃的開采條件，在充分總結以往防滅火經驗和成功的基礎上，構建了均壓—無機固化泡沫聯動堵漏聯動控風、阻化泡沫凝膠大面積阻化與覆蓋煤體、氮氣目標惰化易自燃區域的“三位一體”煤自燃防治技術體系。

1 工作面概況

3402綜放工作面位于34采區南翼，隨著綜放面的推進，由于采動影響造成隔離小煤柱應力集中，導致了3402與3406綜放面之間的隔離小煤柱被壓酥，采空區局部連為一體，產生了漏風裂隙，形成大面積漏風通道。在3402工作面推進的過程中，上隅角一直有CO的存在，最高時達到712ppm，對工作面的安全生產有著嚴重的威脅。

2 “三位一體”防滅火技術現場應用

2.1 均壓—堵漏聯動控風防滅火技術應用

2.1.1 構筑調壓氣室

3402工作面于2016年10月停采，停采后，在材料道和運輸道分別構筑了密閉墻。但根據壓能測定，進回風密閉之間最大壓差為150Pa。

在采區進回風的風壓差的影響下，向采空區特別是向停采線部位的漏風比較大。為了消除這樣漏風，因此采用構筑調壓氣室[1]進行均壓治理。采取上述措施后，使進風和回風道密閉墻基本上處于同一風壓狀況下，消除了密閉墻兩側的風壓差。

2.1.2 無機固化泡沫堵漏隔氧

通過無機固化泡沫材料[2]對3402鄰近煤柱裂隙及回風隅角漏風裂隙進行灌注，封堵裂隙、隔絕氧氣，防止3402綜放面采空區遺煤發生自燃。無機固化泡沫原材料為：硅酸鹽水泥，粉煤灰、自制的發泡劑。

2.2 阻化泡沫凝膠防滅火材料現場應用

阻化泡沫凝膠[3]在防治一般性采空區煤炭自燃以及高冒區防滅火上效果非常顯著，并在新安煤礦成功地進行實施，減少了礦井火災事故的次數，為礦井的安全生產提供了保障。

2.3 目標注氮防滅火技術現場應用

為防治回撤期間架后采空區遺煤自燃，采用氮氣對目標區域進行惰化[4]。具體實施方案如下。（1）快速鋪設注氮管路，進風道、回風道各鋪設一條主管路。（2）以16號架、17號架為中心，將工作面分為五個區間，每兩個區間相隔5m，由底向上45°打5個鉆孔，插入5根φ50mm，長6m鋼管，鋼管分別與兩道的注氮主管路連接。（3）開啟注氮機，保持注氮機正常連續運轉，向架后空間連續大流量注氮（不低于2000m3/h）。

3 “三位一體”防滅火技術現場應用效果

對3402工作面應用均壓—無機固化泡沫聯動堵漏聯動控風、阻化泡沫凝膠大面積阻化與覆蓋煤體、氮氣目標惰化易自燃區域的“三位一體”煤自燃防治技術體系后，觀測回風隅角處的CO濃度及架后空間的氮氣濃度，數據結果如圖1所示。

從圖中可以看出，實施 “三位一體”防滅火技術后，回風隅角CO濃度由605ppm下降到16ppm，架后空間的氮氣濃度達到90%以上，說明高溫火區已經控制，取得了顯著的效果。

4 結論

在棗莊礦業集團新安煤礦應用均壓—無機固化泡沫聯動堵漏聯動控風、阻化泡沫凝膠大面積阻化與覆蓋煤體、氮氣目標惰化易自燃區域的“三位一體”防滅火技術，回風隅角CO濃度由605ppm下降到16ppm，架后空間的氮氣濃度達到90%以上，說明高溫火區已經控制，取得了顯著的效果。

參考文獻：

[1]畢強.高瓦斯工作面安全封閉火區技術探討[J].礦業安全與環保， 2014，41（04）：84-88.

[2]魯義.防治煤炭自燃的無機固化泡沫及特性研究[D].江蘇：中國礦業大學，2015.

[3]陸偉.高倍阻化泡沫防治煤自燃[J].煤炭科學技術，2008（10）.

[4]秦波濤，魯義，殷少舉等.近距離煤層綜放面瓦斯與煤自燃復合災害防治技術研究[J].采礦與安全工程學報，2013.

作者簡介：王龍（1985-），男，山東棗莊人，本科，工程師，研究方向：礦井通風防滅火。