綜合防滅火技術在綜采工作面應用研究

陸海濤

（大同煤礦集團燕子山礦，山西 大同 037037）

山西大同礦區忻州窯煤礦煤層開采厚度大，工作面頂板垮落后，容易與相鄰工作面采空區、上部煤層采空區貫通，形成工作面漏風通道，工作面在抽出式負壓通風的作用下，相鄰工作面和上部工作面采空區內的CO等大量有害氣體涌進回采工作面，導致工作面CO濃度超限。通過采取注氮、黃泥灌漿、地面裂縫充填、均壓通風等一系列防火技術措施，CO氣體濃度降為1ppm，防滅火效果顯著。

1 工作面地質概況

忻州窯煤礦8516下回采工作面位于東三盤區，所開采煤層為11-2#～12-1#合并煤層，合并煤層的平均厚度為7.8m，采用分層開采方法，8516下回采工作面為其下分層工作面，該工作面西部為8514上工作面采空區，東部為8518工作面采空區，北鄰8515工作面采空區，南部為東二盤區保護煤柱，頂部為8516上工作面采空區（工作面示意圖為圖1所示），8516下工作面采用“U”型負壓通風方式，其配風量為660m3/min，工作面的絕對瓦斯涌出量為3.51m3/min，開采煤層為易自燃煤層，煤層自然發火期為97d。

2 工作面CO超限原因

2016年11月11日在8516下回采工作面回風巷65～110m漏頂段首先涌出CO，起初CO的濃度為20ppm，11日八點班時CO濃度已經上升至28ppm，通過對回風巷漏頂段采取一系列堵漏措施，CO的濃度下降到8ppm。工作面回采至450m處時，受區域內地質構造的影響，工作面推進速度較慢，為防止CO濃度超限，采取了注氮、充填等技術措施，但CO濃度仍然上升到110ppm。根據現場實際情況，分析CO超限原因主要有：（1）由于東三盤區沖擊地壓頻繁發生，導致8516下工作面頂煤與臨近8518工作面采空區之間的保護煤柱壓裂，8516下工作面頂煤與8516上工作面采空區頂板壓裂，形成較大的漏風通道，造成臨近采空區遺煤氧化加速；（2）由于工作面推進過程中遇到地質構造，推進速度放緩，導致采空區自燃帶的最大寬帶ΔL存在時間過長，加速采空區留煤氧化。

3 工作面防止CO超限技術

3.1 回采期間治理技術

（1）巷道漏頂處充填

對8516下工作面兩巷利用羅克休進行充填，對漏風通道進行封堵，防止采空區CO涌入工作面，回采期間共消耗羅克休34t。在8516下工作面回風巷施工鉆孔，向8516上工作面及8518工作面采空區注入粉煤灰，抑制采空區遺煤自燃，期間共向采空區注入粉煤灰315t。

（2）注氯化鎂阻化劑

回采期間，在8516下工作面巷道高溫頂板區域打設鉆孔向8516上工作面采空區注入氯化鎂阻化劑防止留煤自燃，期間共注入氯化鎂33t。

（3）注氮

回采期間，利用移動注氮系統向鄰近的8518工作面采空區注入氮氣，抑制8518工作面采空區煤層自燃，期間共注入氮氣1.2×106m3。

自2016年11月11日工作面CO超限以來，通過采取一系列技術措施，有效抑制工作面CO濃度，成功將工作面回采至550m。由于期間采空區自然發火問題得不到根治，決定對8516下工作面停產，并采用均壓通風技術進行撤架及工作面封閉。

3.2 回撤期間治理技術

在8516下工作面利用兩臺75kW風機構筑均壓通風系統，均壓通風技術實施后，均壓風門內外壓差為110mmH2O，配風量為320m3/min，工作面上隅角CO濃度由均壓技術實施前的110ppm左右降低至2ppm，經調試及現場分析，壓差為45mmH2O左右時，通風效果最好。

3.3 封閉工作面技術

工作面設備回撤后，在8516上工作面、8518工作面停采線處設兩道永久密閉墻，在8516下工作面回風巷口及繞道處設置兩道防火密閉門。

4 永久封閉后防滅火治理措施及效果

（1）加強發火區監測力度。每日安排固定人員對8516下工作面密閉門內、8516下工作面觀測管、東三盤區14#皮帶運輸巷鉆孔進行巡檢，并取樣進行化驗分析。

（2）注惰性氣體。通過對上述幾個地點的取樣化驗分析結果可知，一旦停止向8518下工作面采空區注氮，CO濃度就會迅速上升，因此，密閉期間，在東三盤區14#皮帶運輸巷施工鉆孔向8518下工作面采空區連續注入氮氣，防止CO濃度上升。

（3）對密閉設施及時進行維修。受沖擊地壓影響，東三盤區回風巷、軌道巷、8511、8513、8514、8515、8516及8518工作面采空區密閉設施均受到不同程度的破壞，漏風量大，因此，安排專門的維修隊伍從2017年5月開始對上述各個地點的閉門設施進行維修加固，在對老的密閉設施維修的同時，在東三盤區回風巷道尾防火密閉門外，重新利用磚石進行全斷面加固，對東三盤區軌道巷道尾、8516工作面采空區巷道及密閉設施進行全斷面噴漿加固處理，盡可能降低漏風量及CO氣體外泄。

（4）地表裂縫封堵。封閉期間，期間在8516、8518工作面采空區對應的地面位置處發現寬為0.5m左右的地表裂縫10余條，總長度為190m，組織相關人員對裂縫進行封堵。

（5）為徹底消除東三盤區自然發火事故的發生，由8516、8518采空區對應的地面向下打設三個黃泥灌漿鉆孔，對采空區進行灌漿處理。

采取取樣化驗、密閉維修、注氮、黃泥灌漿、地面裂縫充填等一系列防火技術措施，東三盤區的火災隱患得到消除，通過取樣化驗結果分析，CO氣體濃度為1ppm，防滅火效果顯著。

5 結論

針對東三盤區因沖擊地壓頻繁發生及遇到地質構造后， 8516下工作面CO濃度超限的情況，認真分析原因，分別對8516下工作面回采期間、設備回撤期間、封閉期間采取不同的防滅火措施，徹底消除了東三盤區火災隱患。