綜放工作面停采撤架期間的防滅火技術研究

侯樹宏

(國家能源集團寧夏煤業有限責任公司 羊場灣煤礦， 寧夏 銀川 750000)

隨著煤炭開采量不斷增加、煤礦安全相關技術不斷升級，綜放工作面防滅火技術得到了完善和發展。在傳統注水、注惰氣的基礎上[1]，高分子膠體、三相泡沫等一些新興的防滅火技術在煤礦中得到了廣泛運用[2]。其中，高分子膠體在煤礦防滅火中有比較好的效果，在應用中能夠起到封堵裂縫、包裹煤塊的作用，在局部防火時有明顯的優勢。但在發展新的防滅火技術時，傳統的技術也不容忽視，注水技術雖易造成高溫蒸汽的二次事故，但是在高溫水位火災具有不可比擬的優勢。因此，本文在研究羊場灣煤礦防滅火技術時，采用局部正壓通風、黃泥注漿、工作面打鉆注高分子膠體的綜合防滅火技術來確保撤架期間工作面的安全[2-5]。

1 一氧化碳濃度超限原因分析及防治措施

羊場灣煤礦S205 工作面走向長為2092 m，工作面傾向寬為152 m，2號煤層厚度為2.70 m～3.85 m，平均厚度為3.40 m，平均煤層傾角為4°。地面標高為1135 m～1250 m，工作面標高為721 m～800 m。

羊場灣煤礦 S205 工作面井下位于南六采區，北為760東一總回風巷、皮帶巷、軌道巷，南鄰礦界，東鄰 S206 工作面，其它為未采區。采煤方法為綜合機械化采煤。

1.1 原因分析

一氧化碳濃度超限的原因主要有以下幾個方面。

（1）在采空區內有比較多的可燃物。在工作面采空區遺留有很多的散煤塊和遺落的木料。

（2）在角落處有漏風。因為有煤柱，在角落處不可避免地存在漏風三角區域，從而導致漏風大，使得其影響的范圍也比較大[6]。

（3）斷層處堆積不密。工作面停采時，所在的傾斜角相對來說比較大。如果此處的矸石粒度大，會使得堆積不密，這會導致注漿時效果明顯變差，并大量漏風，引起采空區的可燃物在接觸大量空氣之后發熱，從而使一氧化碳濃度的限度嚴重超標，存在極大的安全隱患。

1.2 措施研究

在充分考慮工作的實際情況、現有的防滅火技術條件以及防滅火的原則，制定的羊場灣煤礦S205工作面的防滅火措施為：采用局部通風的方式，將采空區上面和下面的角落都加以密封。在此基礎上，利用預埋管對進回風巷注漿。通過在支架打孔的方式，注入一定量的高分子膠體，并消除高溫點；以高溫鉆孔的方式，給采空區注漿對重點需要注意的區域消除高溫，從而達到綜合治理綜放工作面的目的。

2 防滅火技術具體措施

2.1 強化監測

（1）組織專人對工作面中的各個角落進行氣體監測，定時、定點形成監測記錄（其中，時間要保證覆蓋每天的工作時間段，每隔 10個支架要設置一個監測點）。在此基礎上，做好工作面不同角落的氣體采集工作，利用色譜儀來分析氣體成分，尤其是一氧化碳的含量，并形成相對應的不同時間段氣體的變化圖樣，為管理層的合理決策提供可靠的基礎。

（2）明確責任人，對工作面重點區域，尤其是架后、鉆孔中的溫度等進行監測。投入專用經費，配置紅外測溫儀器，提高測量精度，并繪制溫度監測曲線。

（3）完善工作面的監控監測系統建設，保證能夠對工作面風流、一氧化碳濃度以及甲烷的含量做到實時監測，確保工作面在撤架期間能夠安全地進行工作。

2.2 加強綜合治理工作

（1）通風。保證正壓通風是綜合治理的關鍵環節。首先，需要在工作面上砌好2道密封墻，封堵工作面上的運輸巷，保證能夠在最大程度上減少采空區的漏風。在這兩道密封墻中，一道是永久性的，需要在這一道墻上預留相應的后續工作關口：注氮口和注漿管路[1]；另一面是保證厚度為1 m的黃泥密封的快砌墻，其作用是保證嚴密。

在回風巷外還需要安裝一備一用2臺通風機，在平巷處也安裝一樣的風機，以保證給運輸巷提供充足的風量。在對通風系統調節時，要使得所在的工作面靜壓在合理的區間內，防止工作面的甲烷等易燃易爆氣體大量進入。

（2）封堵。選用袋裝碎煤再加上FSA得到壘砌材料，建一道厚度不小于1 m的密封墻。在墻上預留管口和管路，并且用高分子材料來加以充填，以最大程度減少漏風。在開采工作結束時，需要在回風巷中預埋2趟注漿管路，在運輸巷中預埋注氮管路。在工作面撤架過程中，利用回風巷中的注漿管路，采用注漿的方法向采空區中注射黃泥漿和泡沫。注漿過程中，把握好注漿的時間節點和泡沫的濃度。隨著工作面工作接近尾聲，通過注氮管路向工作面注入適量的氮氣，以減少漏風、降低氧氣的濃度[1]。

（3）注入高分子膠體。高分子材料的注入工作是在支架前進行的，在羊場灣煤礦 S205工作面實際工作過程中，在工作面上的隅角處，每向下隔5臺支架就需向采空區注入高分子膠體，封堵裂縫，防止漏風。同時，對于監測過程中處于異常的位置，要重點加注泡沫滅火劑，防止煤層因氧化發生自燃。工作面鉆孔位置及參數見圖1。

（4）鉆孔注漿。如圖 2高位鉆孔布置所示，在工作面運輸巷中，距離壁面50 m的位置處，需要打4個鉆孔，距離運輸巷的位置分別為10 m、15 m、20 m、25 m。

圖1 工作面支架前鉆孔布置及參數

圖2 運輸巷高位鉆孔布置

（5）其他措施。在實際工作中，對于已經把支架撤走的地方，應該隨時注入材料。在撤走支架時，在每隔10 m的地方需要打一道用麻袋裝的碎煤所組成的墻。在墻體上噴涂艾格勞尼材料，同時需要預埋注漿管。對于已經拆除支架的地方，要及時注入高分子膠體，最大程度防止漏風，以防位于這些區間內煤被氧化。在這些工作結束之后，要用氣動注漿泵，將泡沫噴灑到支架背后的煤體上。另外，管理者需要安排專門人員在支架后處理注漿管，泡沫必須連續噴注。在整個工作過程中，確保工作記錄完整可追溯。

2.3 應用效果

經過一系列防滅火措施，S205的工作面自燃情況得到了有效解決，一氧化碳的濃度恢復到合理的區間。回風流中一氧化碳的濃度也降到了安全范圍之內，濃度變化情況如圖3所示。

圖3 回風流一氧化碳濃度變化曲線

3 結論

綜放工作面在撤架過程中特別容易造成易燃物自燃，由于自燃的影響因素比較多，在實際工作中，需要根據工作面的實際情況，因地制宜做好預防措施、制定科學合理的防滅火方案，以達到有效防滅火的效果。