淺談采煤工作面沿空留巷防滅火設計及應用

項冬冬　杜志龍

摘 要：近幾年煤炭經濟形勢整體不佳，降本增效是每個生產礦井克服困難的最佳途徑，目前普遍采用的沿空留巷無煤柱開采技術，提高了煤炭資源回采率，為生產礦井增加了煤炭產量，達到了降本增效的目的。與此同時，采煤工作面沿空留巷防滅火工作為降本增效的帆船推波助瀾。本人結合自己的工作實際，談了談采煤工作面沿空留巷防滅火設計及應用，并提出了自己的看法。

關鍵詞：沿空留巷;防滅火;預測預報

引言

煤炭是我國最主要的能源之一。在我國生產和消費的一次性能源中，煤炭約占64%。此外，70%的化工原料和60%的民用商品的能源均來自煤炭。在未來的50～60年內，隨著新能源和可再生能源、水電和核電的發展，煤炭在一次能源中的消費比重會有所下降，但煤炭在我國能源消費結構中的主體地位不會改變。近幾年煤炭經濟形勢整體不佳，降本增效是每個生產礦井克服困難的最佳途徑，目前普遍采用的沿空留巷無煤柱開采技術，提高了煤炭資源回采率，為生產礦井增加了煤炭產量，達到了降本增效的目的。與此同時，采煤工作面沿空留巷防滅火工作為降本增效的帆船推波助瀾。

采煤工作面沿空留巷防滅火設計及應用

根據《煤塵爆炸性及煤自燃傾向性鑒定報告》，榆樹泉煤礦下10煤層自燃傾向性為Ⅱ類，按《煤礦安全規程》二百六十五條，關于礦井開采自燃煤層防滅火的規定，為消除采空區自然發火的危害，為沿空留巷創造良好的工作環境，落實煤礦預防井下出現自燃火災。結合本礦實際情況，我礦主要從預測預報、黃泥灌漿、采空區注氮等方面來防止采空區自然發火。

1、預測預報防滅火

主要采取的預測預報方法有安全監測、束管監測、人工監測、采樣分析等方法，根據礦井煤層發火標志性氣體鑒定報告以CO氣體為早期預測預報的主要氣體，以CO、烷烴類、烯烴類氣體、耗氧量為判斷自然發火階段和程度的標志性氣體，輔以空氣溫度指標和空氣氣味、水霧等表象類特征對火災進行預測預報。

（1）安全監測系統：

礦井安裝有KJ73X型安全監測系統，安全監測系統為自然發火監測的輔助系統，利用該系統的一氧化碳傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器對井下觀測點的觀測內容進行24小時不間斷監測。

監測點布置如下：

a、采煤工作面上隅角：布置在回風巷距切頂線1.0m以內的上幫，安設CO傳感器、CH4傳感器。

b、采煤工作面回風巷：布置在回風巷距煤壁線10m范圍內，有CO傳感器、溫度傳感器、CH4傳感器，其中CO傳感器、溫度傳感器監測數據用于防滅火預測預報。

c、沿空留巷：布置在沿空留巷成巷臨時支護區后10m，裝設CO傳感器、CH4傳感器和風速傳感器，其中CO傳感器監測數據用于防滅火預測預報。

（2）束管監測系統：

礦井安裝有SG2003型束管監測系統，以該系統為自然發火監測的主要手段，對井下空氣中的O2、CO、CO2、N2、CH4、C2H4（乙烯）、C3H8（丙烷）、C2H6（乙烷）等氣體含量進行定時監測，根據礦井下10煤層自然發火標志性氣體臨界值進行對比分析，采取相應防滅火措施。

①監測點布置如下：

a、采煤工作面采空區：布置兩個測點，位于上順槽采空區距切頂線30m、60m處，采用束管埋管，交替前移。

b、采煤工作面回風隅角：布置一個測點，在回風巷距切頂線1.0m以內。

c、采煤工作面上順沿空留巷自成巷：布置一個測點，位于采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風與采煤工作面回風交匯點前10m處。

②監測方法如下：

正常情況下，每班監測1次，發現CO連續升高，每班監測2次。并將監測結果打印成報表，并結合人工檢測數據，將連續15天的數據進行統計分析，繪制變化曲線圖后逐日上報通防管理人員、總工程師審閱，判斷自然發火危險性。

（3）人工檢測：

①瓦斯檢查員檢測手段和方法

用多種氣體檢測器、CD4多種氣體檢測儀，檢測采煤工作面上隅角的CO、O2濃度;用溫度計測定空氣溫度;用紅外溫度測定儀測定采空區煤體表面溫度。具體由瓦斯檢查員負責檢測。正常情況下每班檢查2次，與其他監測手段結果進行對比分析判斷發火危險性。測點布置：采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風、采煤工作面上隅角、采煤工作面回風。

②自然發火觀測人員檢測手段和方法

具體由自然發火觀測人員負責檢測并進行每周一次采樣分析;采煤工作面上隅角、采煤工作面回風、采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風每周進行采樣分析;對以上氣樣利用氣相色譜儀進行分析并將分析結果上報通防負責人、總工程師審閱，判斷自然發火危險性。

2、黃泥灌漿防滅火

管路沿上順槽在采空區預先鋪好約8m的灌漿管，預埋管一端通采空區，一端接80m長的膠管，工作面采空區放頂后立即開始灌漿，隨著工作面的推進，按放頂步距用絞車逐漸牽引灌漿管進行下一次灌漿。另外，在采空區封閉前，應進行封閉灌漿，對停采線進行封閉注漿。

灌漿安全技術措施

a、要使用滲水性強的材料（如荊條簾子或聚氯乙烯塑料簾子等）做圍堰壁，如果采用木板做圍堰壁，必須預留泄水孔（泄水孔的分布、直徑或面積大小及數量多少等，應根據實際情況確定）。

b、圍堰的四周要同巷道幫壁接實打牢。

c、圍堰構筑好后，背好套棚，打齊、打牢中心頂子。

d、充填流量要均勻適度，切忌流量忽大忽小，接近充滿時，要適當減少流量。

e、充填灌漿時應設壓力表并設專人觀察，當發現管路壓力較大（如管路跳動或管路接頭跑漏水、砂漿等現象）時，要及時打開安全閥，釋放壓力，停止充填注漿。

f、充填時，在充填地點前后兩端各50m范圍內，除監護人員外其他人員一律禁止在充填區域內逗留。

g、參加灌漿的所有人員，必須參加班前學習，堅守崗位，不得脫崗。

h、沿線管路注入清水后，必須將支管閥門關閉，確保管路內存有水，巡檢人員能及時查出管路狀況。

i、灌漿前，必須確保灌漿站設備運行及沿線管路完好。

j、注入清水及注入黃泥漿體量必須符合設計要求。

3、采空區注氮防滅火

礦井主斜井井口右側建有1套PSA-ZSN-800F型變壓吸附制氮設備的制氮站。注氮方法為預先埋管注氮，即采空區埋管出氮口伸入采空區切頂線以內30m的位置，端頭2m為打眼花管。地面制氮設備必須保證氮氣產量≥800m3/h;產氮純度>97%，供氣壓力≥0.6MPa。

注氮安全技術措施

氮氣雖無毒無害，但是井下狹窄的巷道或工作面內大量泄漏會降低空氣中的氧氣濃度，使人窒息死亡。因此，必須做好注氮期間的預防和處理措施：

a、注氮前通風隊巡查管路人員必須巡查管路完好情況，確認完好后匯報調度室。由調度室通知綜采工作面跟班隊長和工作面瓦檢員后，方可進行注氮。

b、注氮前必須認真檢查管路、注氮位置和各閥門開關狀態是否符合要求。

c、工作面采空區注氮時，應在進風順槽掛上“工作面正在注氮”的文字警告牌，并通知三班作業人員，一旦氧氣濃度降到18.5%時，立即通知制氮司機停止注氮，及時尋找原因和撤離人員。

d、在注氮過程中，如發生主扇停風，造成工作面停風，瓦斯、安全員或工作面跟班隊干應立即組織將工作面人員撤離至進風大巷，并通知制氮車間或調度室立即停止注氮。

e、注氮結束后，繼續檢測工作面及回風流的各種氣體濃度和溫度情況。

f、注氮前對上、下隅角采取打設風障、封堵墻等封堵措施，減少漏風量，才能以較少的注氮量達到較好的惰化效果，達到防火的目的。

g、氮管第一次向采空區注氮，或停止注氮后再次注氮時，應利用工作面附近的三通閥門，先排出管內空氣，避免將空氣注入采空區中去。

h、操作過程中要經常注意制氮機運行狀態，檢查制氮機各部位接頭、管路的密封情況，加強維護。任何人員不得私自拆移、破壞注氮設施。認真作好制氮裝置的運行記錄，每小時記錄一次制氮機的壓力、溫度、濃度。發現異常及時處理，當發生故障又無法處理時應先停機。

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，現代化礦井管理的不斷提升，礦井防滅火系統將由單一功能向綜合全方位發展，逐步實現遠程監控、迅速反應、效果顯著、災害預警及果斷決策等功能，為礦井安全生產打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]張敬書，雙液注漿堵漏防滅火技術實踐與應用，中國高新技術企業，2011.

[2]柳杰，礦井防滅火技術的現狀探究，中小企業管理與科技，2011.

[3]陳法喜，高瓦斯礦井井下快速防滅火技術研究，科協論壇，2011.

作者簡介：

項冬冬，男，1985年出生，河南省三門峽市人，2008年畢業于中國礦業大學，工程師，現在庫車縣科興煤炭實業有限責任公司工作。