易自燃厚煤層留頂煤收作防治煤層自燃技術

馬 權

（內蒙古銀宏能源開發有限公司泊江海子礦，內蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 礦井概況

礦井位于內蒙古自治區鄂爾多斯市境內，井田東西長約13.2km，南北寬約 4.6km，井田面積約59.69km2。

礦主采煤層為3-1煤層，該煤層層位穩定，煤層厚度較大。頂板巖性主要為砂質泥巖和粉砂巖，局部為細粒砂巖或粗粒砂巖，為復合頂板煤層。3-1煤層自燃傾向性為容易自燃，自燃等級I級，自燃發火期為32天。

2 工作面情況

113102綜采面是礦第二個面，標高+796.5～+851.6m，可采走向長度2670m，面長 240m，煤層平均4.45m，沿工作面順槽自北向南厚度增大，采用傾向長壁后退式全部垮落綜合機械化采煤方法。

工作面2018年1月份開始回采，2018年11月23日，開始鋪網上繩。由于工作面在收作位置受F1202斷層影響，造成上繩結束頂部遺煤多，最厚留頂煤2m，支架頂、后和采空區均遺留大量碎煤，給防治煤層自燃帶來了一定的難度。

3 收作期間防火措施，杜絕自燃發火隱患

3.1 加密防火檢測點，確保檢查不留死角和盲區

1）收作面防火檢測點布置位置分別為：架前、架頂、架尾，3個點為1組（見圖1）。

圖1 113102收作面防火檢測點布置示意圖

2）從進風側第1架開始到第70架，每5架布置1組防火檢測點；從71架到140架每1架布置1組防火檢測點。共布置測點84組，計252個。

3）防火檢測點用4分鐵管打入煤體深度不小于1m，鐵管前端為尖頭、煤體段為花管；鐵管與橡膠軟管相連，檢測取樣結束后將軟管扎緊。

4）測點編號掛牌管理，每小班檢查一次一氧化碳、二氧化碳、氧氣、溫度。

3.2 做實封堵和充填措施，減少漏風

1）停采后立即在膠運順槽、回風順槽支架后方采空區施工隔離墻，厚度3m，與幫頂支架結實不漏風（見圖 2）。

2）對砂袋墻噴涂LFM封閉材料，用MEA等充填材料進行二次注漿，確保進、回風兩端頭封堵嚴實不漏風。

3）對進風側前15架架間下部用編制袋裝砂土進行封堵，隨后用風筒布進行輔助封堵，最后用噴涂LFM防火材料進行封堵。

4）對每一架綜采支架工作面架間間隙煤體暴露部分進行噴涂LFM封閉材料；對每一架綜采支架后部網面及暴露松散煤體采用彎管噴涂LFM封閉材料。

圖2 沙袋隔離墻示意圖

3.3 收作面面內進行防火注膠

1）從71～140架，每1架架前、架頂各施工1個防火孔，設計孔深3～4m，孔直徑4分，共施工140個孔。

從1～70架，每5架架尾各施工1個防火孔；從71～140架，每1架架尾各施工1個防火孔；防火孔進入采空區不小于1m，孔直徑4分，共施工84個孔。（見圖3）

圖3 113102收作面面內防火孔示意圖

2）所有孔輪流反復注膠，對檢查出CO超過200ppm的，立即注膠。

3.4 采空區施工注膠鉆孔

1）利用ZDY-650鉆機，在55～140架，每不大于10架施工1個防火應急鉆孔，方位180°，仰角27°，設計孔深不小于12m(不返水為止），鉆孔直徑73mm，共計施工了11個。（見圖4）

圖4 113102收作面采空區防火鉆孔示意圖

2）鉆孔開孔位置位于兩液壓支架伸縮梁間的夾縫。

3）鉆孔終孔點位于支架后方采空區頂板向上5m處；鉆孔終孔平面投影點位于支架后方采空區3m。

4）鉆孔施工完畢后向鉆孔內下1寸的鐵管8m，封孔長度不少于1m。

5）所有鉆孔與面內專門安裝的一路φ50mm管路合茬，每天向采空區進行注膠，直到架尾出膠體。

3.5 做好注氮、灌漿防火和通風系統管理

1）堅持每天24小時注氮措施，確保注氮量和注氮濃度符合要求。

2）強化防火灌漿系統管理，確保防火灌漿系統隨時具備灌漿條件。

3）每天對收作面風量進行測定，確保風量穩定，進風量控制在800～850m3/min之間。

4 治理效果

1）工作面剛剛停采5天后，架前架頂CO增大趨勢嚴重，最大達196ppm，情況十分危急,在采取一系列綜合防火治后，迅速控制住了自燃隱患，并逐步消除了隱患，整個收作面到拆架結束，只有96、101、105三架有時CO在100～150ppm（掉頂段），其它平均35ppm，確保了安全收作。

2）工作面2018年11月23日夜班聯網上繩，11月28日開始刷面，2019年1月1日夜班開始拆架，2019年1月10日拆架結束封閉。每天取收作面架前、架頂、架尾所有檢查點最大值進行比較（見表1）。

3）回風隅角從停采到輔運封閉，CO的指標30～55ppm。

4）回風流從停采到輔運封閉，CO的指標2～7ppm。

5）連續注氮氣，惰化采空區自燃，每天注氮量約5.4萬m3，回風隅角和回風側采空區內O2濃度控制在7%以下，有效抑制了采空區內遺煤自燃。

表1 每日CO最大值情況

5 總 結

1）易自燃厚煤層收作前，一定要合理采高，避免留頂煤，不給防火工作埋下隱患。

2）收作刷面時，要加強頂板管理，盡量減少掉頂；如果出現掉頂，必須立即進行充填加固，同時該區域做為防火管理的重點。

3）要對自然發火原因分析，準確確定隱患點的位置，提高了措施的針對性，可以迅速控制自然發火隱患，避免自然發火事故。

4）面內及采空區采取注膠、加密檢測、加強封堵充填等全方位的防治措施，堅決杜絕易自燃復合頂厚煤層綜采工作面逮頂煤收作期間煤層自燃事故的發生。

5）對易自燃復合頂厚煤層綜采工作面逮頂煤收作期間防火管理，思想要重視，態度要堅決，措施要齊全，執行要到位，持之以恒，直到永久封閉結束。

6）對于內蒙地區易自燃煤層，在工作面收作前，必須做好防火材料、設備的儲備工作，同時人員要保障到位，確保防火措施的落實。