官地礦22610工作面啟封后防滅火技術研究

羅偉榮

（西山煤電(集團)有限責任公司安監局，山西 太原 030053）

1 工作面概況

官地礦22610工作面蓋山厚300～652m，平均厚度476m，井下位于2#中六采區煤東南部。煤層平均厚度2.6m，傾角4°～10°，與3#煤層間距約12m。回采期間瓦斯涌出量為24.53m3/min，煤塵火焰長度為10mm，煤層具有爆炸性，屬易自然發火煤層。工作面采用獨立通風方式。

工作面正巷設計長度1701m，副巷1734m，切眼280m。由于副巷640～880m為地質構造段，為了保證正常回采，在副巷610～890m處施工一補道，補道長度280m，寬度65m。當工作面回采至該補道處時，下隅角出現煙霧，監測到CO氣體濃度達到500ppm，出現自然發火征兆，并且CO氣體仍處于上升趨勢，火災有進一步擴大的可能。為了確保安全，遂對該工作面進行了封閉治理。面對啟封后仍有復燃可能性的情況，必須認真研究并采取專項防滅火技術，有效防范工作面回采期間自然發火。

2 工作面通風系統

工作面采用“U”型通風，正、副巷斷面均為矩形，斷面為4.2×3m2，配風量為1760m3/min，風流方向如圖1所示。工作面絕對瓦斯涌出量24.53m3/min，其中風排瓦斯量9.33m3/min，抽采量15.2m3/min，抽采率為62%。工作面瓦斯治理措施為本煤層順層鉆孔、高低位裂隙孔、頂板鉆孔、底抽巷順層鉆孔、頂板走向長鉆孔瓦斯抽采以及上隅角瓦斯抽采。

3 防滅火專項技術研究

3.1 高固水滅火材料灑注

3.1.1 材料性能

KYGXFMH型礦用防滅火高固水材料主要由粉末狀固體構成，配水0.3%～0.5%使用，形成具有高可塑性膠體，對煤壁裂隙有充填、堵漏、吸熱降溫作用。該材料含水量高，保水、固水時間長，從而實現對煤層隔氧、隔熱、降溫、滅火的作用，能有效阻止復燃，并有失水再生能力，形成凝膠時間根據具體情況可調能力。

圖1 官地礦22610工作面通風系統圖

3.1.2 灑注方式

一方面利用正巷靠近工作面停抽的本煤層抽放鉆孔及副巷注水孔盡可能多的壓注高固水材料，另一方面每隔一周向工作面后方灑一次高固水材料，標準為10kg/m2，進回風隅角為25kg/m2，如有特殊情況則縮短噴灑周期。

3.2 注氮防滅火

3.2.1 注氮裝備

根據該工作面地質條件及現有裝備決定采用井下制氮設備進行制氮。表1為DM-1000型礦用井下移動式膜分離制氮裝置。工作面需注氮能力為900m3/h，管路末端的絕對壓力應不低于0.22MPa。根據防火經驗，注氮量一般為5m3/min左右。

表1 DM-1000型礦用井下移動式膜分離制氮裝置參數

3.2.2 注氮系統

工作面移動制氮機安設地點位于工作面副巷口進風側，輸氮管路利用原工作面副巷埋入下隅角的Φ355mm抽采管路軟管。管路從副巷制氮機敷設至工作面下隅角埋入采空區，轉彎處、進風隅角埋管處管路連接采用耐壓橡膠軟管，注氮釋放管口處于采空區氧化帶內，位置定為距工作面下隅角采空區30m內。

3.2.3 注氮要求

每當學生出現那么多錯誤時，其實作為評委的我們心里想的是：他的老師是怎么教的呢！這么多的錯都不管，都聽不出來，還怎么教！其實，這些學生中不乏許多素質不錯、能力很強的，只要老師正確指點，他們很快就能改好。

按工作面需注氮量900m3/h嚴格控制最大注氮量，并且做好注氮泵、注氮管路的日常維護；密切監測制氮壓縮機的壓力和溫度、制氮機出口氮氣壓力、流量和濃度；嚴格遵守工作面啟封后注氮安全措施”，防止發生氮氣泄漏事故。

3.3 預測預報

根據《工作面防滅火管理規定》，工作面以CO、C2H2、C2H4、C2H6為發火標準性監測氣體。CO濃度3×10-4為工作面防火臨界指標，安全濃度為1×10-4以下。當風流中監測到C2H2、C2H4、C2H6氣體時無論何種情況皆為達到防火臨界指標。

通過工作面各個地點的束管監測、傳感器監控及人工檢測3種手段共同作用，實現工作面防火預測預報。

（1）束管監測系統

通過在采空區敷設的2路、進風隅角敷設的1路、回風隅角敷設的1路、工作面回風敷設的1路及工作面20#、50#、80#、110#支架各敷設的1路束管，每班進行抽氣實時監測工作面氣體成分變化情況。

（2）安全監測

（3）紅外線監測

利用紅外成像儀對整個工作面支架后方煤壁及頂煤進行溫度探測，每班一次，做好記錄。并對其一周監測數據進行整理分析，發現異常，立即匯報并做相應準備。

（4）人工檢測

每班瓦檢員對工作面、進回風流、上下隅角的CO、CH4、溫度巡回檢測3次，并對回風流與全風壓混合處下風側風流中的配電點、機電硐室處的CO、CH4保證一次檢測。每班安排專人對工作面、進回風流、上下隅角及75#支架后的氣體進行采樣，實驗室分析如有異常，立即上報并采取相應措施。瓦檢員必須攜帶齊全相應的儀器，并實時進行相應的檢測，發現異常立即上報，并相應的增加支架測點數量。

4 效果

圖2為工作面啟封后采用防滅火技術后氣體變化情況。由圖可知，實施防滅火技術后，CO濃度由原來的100×10-6下降為40×10-6，且有進一步下降趨勢；溫度穩定在23℃左右，無明顯的大幅度跳躍；O2及CO2濃度也很穩定。表明采用防滅火技術后，各項發火指標穩定，火區得到了有效控制。

圖2 防滅火后各項數據變化

5 結語

針對工作面存在較嚴重的自然發火隱患，在工作面啟封后，為防止工作面回采期間發生自然發火，通過認真研究，提出了采取向采空區注氮、高固水材料灑注與強化監測監控相結合的防滅火措施。在啟封后10個多月的回采過程中，各項發火指標皆穩定在允許范圍內，防滅火工作取得了良好效果，保障了工作面安全回采。