騰暉煤礦綜合防滅火技術的實踐應用

王興強

（霍州煤電集團河津騰暉煤業有限責任公司，山西 河津 043300）

1 工程概況

騰暉煤礦隸屬于霍州煤電集團，1201工作面處于該礦十二層盤區回風上山北翼，同上部10#、11#火區的垂直距離為150m。盡管一直在對10#、11#火區進行治理，但近來年對火區的范圍和火勢情況都無法明確。2015年1月28日，因供電質量問題導致九層主要通風機停止作業，6min后通風機才重新恢復通風。此時對1201工作面的CO濃度進行測試，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機尾處CO濃度1000ppm。為查明CO濃度升高原因，對工作面進行封閉氣樣分析。氣樣分析結果表明CO濃度升高的原因不是來外1001、901和1201采空區。工作面的通風負壓、漏風及通風系統的相互影響等因素，導致工作面上部區域的氧氣量增加，從而導致了CO的大量產生，帶到1201尾巷處而造成CO濃度超限。1201工作面上部區域的火區位置的確定是該工作面防滅工作的重點和難點，本論文主要是利用測氡法與鉆孔探測技術來對火區位置進行確定，然后在該工作面采空區采用注氮技術實施注氮從而惰化采空區起到防滅火的目的。測氡法、鉆孔探測、注氮技術的綜合應用，有效地降低了1201工作面CO的濃度，數據檢測結果表明CO的濃度已下降到140ppm，同時表現出下降趨勢，C2H4、C2H6等有害氣體濃度也得到了控制，降低到安全水平。充分說明騰暉煤礦1201工作面采空區綜合防滅火技術的實踐應用合理，滅火效果顯著。

2 高溫異常區域的探測

地面測氡法主要是測量各點氡濃度的擴散情況，根據氡濃度最大范圍來對該工作面的高溫異常區域進行大致確定。結合鉆孔探測對具體位置的溫度值及埋藏深度進行確定，掌握詳細的火區實況。

2.1 地面測氡

本次主要是采用CD-1α杯測氡儀進行地面測氡作業。探測區域如圖1所示：主要包括920回風巷、915運輸巷、915回風巷、916運輸巷的對應地表區域，一采區九層的軌道上山和皮帶上山和對應地表區域。總區域面積達70000m2。以網格布置測點，規格為10m×10m，整個區域作業時間為30d。

圖1 測氡探測井下高溫異常區域范圍圖

在1201工作面回采期間，對1201采空區對應地表區域進行了地面測氡作業，探測區域范圍如圖2所示，總區域面積達160000m2。以網格布置測點，規格為20m×20m，整個區域作業時間為30d。通過對氡擴散濃度的數據測量及數據處理，得到區域內高溫異常區域分布圖。接著采用鉆孔探測來確定，對具體位置的溫度值及埋藏深度進行確定。

圖2 測氡1201工作面采空區測氡示意圖

2.2 鉆孔探測

本次鉆孔探測主要是采用熱電偶和紅外測溫儀測試鉆孔內溫度，采用抽氣泵抽取鉆孔內氣體進行分析。在920回風巷、915運輸巷、915回風巷、916運輸巷、一采區九層的軌道上山、一采區九層皮帶上山各實施2個地面探測鉆孔。確定1201工作面氣體的來源和溫度。

根據地面測氡技術和鉆孔探測結果，綜合分析1201工作面的高溫異常區域為915回風巷與915運輸巷之間的煤柱區域。在確定的高溫異常區域內，采用黃泥復合膠體防滅火技術進行注漿滅火。在該高溫異常區域內布置8個鉆孔，通過鉆孔灌注膠體材料，用來實現對火區與生產開采區進行隔離。后期為保障1201工作面回采的安全，防止1201工作面采空區的遺煤因自燃發生火災，針對1201采空區實施注氮防滅火的技術措施。

3 注氮惰化1201采空區

檢測結果發現1201工作面CO濃度超限后，立即停止作業并對工作面進行封閉。準備采用插管注氮措施來對1201工作面采空區進行惰化處理。選用DT-600/6型煤礦用移動式碳分子篩制氮裝置。1203回風巷進行鉆孔作業，終孔位置設定在1201運輸巷下側幫部，距離工作面20m，30m，50m的位置分別設置1個終孔位置。鉆孔作業完成后，采用Φ75mm鋼管連接到制氮機上，管路鋪設為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風巷→1201運輸巷→注氮位置。從而向1201工作面采空區內進行注氮作業，惰化采空區，起到防滅火的目的。注氮管路鋪設路線為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風巷→1201運輸巷→注氮位置。

注氮作業的技術措施：（1）由煤礦測量隊做好施工方位和角度線的確定，鉆孔作業嚴格按確定位置進行打鉆，終孔位置超出1201運輸巷下幫500mm，離底板600mm為合適即可。（2）保障套管的連接牢固，無漏風現象發生。（3）注氮作業時先向距離工作面20m的第1個鉆孔內注氮，然后對區域內的氣體數據進行監測后，根據實況再決定是否向第2、第3鉆孔內注入氮氣。（4）防滅火工作的后期，注氮作業是否繼續進行，需要根據1201工作面采空區的氣樣分析結果進行確定。（5）注氮期間，如采面上、下隅角等處氧氣濃度可能較低，揭示警標，禁止人員逗留或進入，檢測人員不得進入氧氣濃度低于18%的區域檢查。（6）注氮管路的鋪設要求平直穩，接頭處要保證不漏氣，鋼管支點必須要求有4點以上，保障管道安全。

4 效果評價

2015年1月28日，一采區九層主通風機恢復通風后，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機尾處CO濃度1000ppm。2015年1月29日，工作面尾巷處CO濃度達3009ppm，C2H6濃度307ppm，C2H4濃度16ppm，CH4濃度0.78%；上隅角處CO濃度0，C2H4濃度0，C2H6濃度3ppm，CH4濃度0.14%。2015年2月3日～5日，上隅角處沙袋密閉內，CO濃度21094ppm，C2H4濃度151ppm。

針對1201工作面采空區實施注氮惰化技術措施后，在2015年4月10日～31日對1201工作面密閉回風巷中的氣樣進行分析，數據顯示CO平均濃度為142ppm，最高濃度為389ppm，最低濃度為0。C2H4平均濃度為3.5ppm，最大濃度為4ppm，最小濃度為3ppm。從檢測數據可以看到，針對1201工作面采空區注氮惰化技術措施效果比較理想，已有效地控制了1201工作面采空區遺煤的自然發火現象，降低了CO、C2H4等有害氣體的濃度，實現了該采空區防滅火的目的。

5 結語

（1）工作面回采期間，采空區遺煤自然發火是煤礦安全工作的重點和難點，不及時進行處理就容易引發相應的煤礦安全事故。

（2）傳統單一的地表掩埋、黃泥灌漿等滅火技術的效果不佳，利用先進的地面測氡探測技術對工作面的高溫異常區域進行確定，再采用鉆孔探測確定位置和深度，其次進行鉆孔注漿技術。針對采空區再實施注氮技術的應用，能有效地控制CO等有害氣體的超限。

（3）多種防滅火措施的綜合使用，使騰暉煤礦1201工作面的采空區遺煤自然發火問題得到控制，有效地降低了火區內CO、C2H4等有害氣體濃度。本次對1201工作面采空區的防滅火的治理合理，效果良好。