采空區(qū)的防滅火設(shè)備及防滅火措施

光建鋼

（山西汾西礦業(yè)集團兩渡煤業(yè)公司，山西 靈石 031302）

引言

隨著采礦行業(yè)的日新月異，綜合機械化、智能化水平越來越高，煤層開采厚度越來越厚，有效減輕了勞動強度；但工作面的回采丟煤嚴重，極易引起采空區(qū)煤層自燃發(fā)火，引起CO、CO2集聚；導(dǎo)致采空區(qū)、工作面火災(zāi)；火災(zāi)導(dǎo)致井下大型綜采設(shè)備難以及時移出而被吞沒，造成重大經(jīng)濟損失和嚴重的生產(chǎn)安全事故。多年的開采實踐證明：為保障后期臨近采區(qū)安全生產(chǎn)和節(jié)約資源，開采時有效地降低著火概率，在采空區(qū)增設(shè)注水設(shè)備、灌漿站、注氮站及阻化劑等的防滅火設(shè)備及設(shè)施。

1 21007綜采工作面概況

兩渡礦生產(chǎn)能力90萬t/a，兩渡礦21007綜采面位于二采區(qū)上部，傾斜長190 m，工作面走向長2 400 m。現(xiàn)采用一次采全高開采9+10號煤層，工作面煤層平均厚度為4.35 m，煤層傾角為3°～10°。9號煤層煤的吸氧量0.62 cm3/g，含硫高，自燃傾向性等級為Ⅱ類，屬自燃煤層；10號煤層煤的吸氧量0.64 cm3/g，自燃傾向性等級為Ⅱ類，均屬自燃煤層；礦井瓦斯等級為瓦斯礦井。21007工作面布置見圖1。

2 采空區(qū)的防滅火設(shè)備及措施

該礦的煤炭自燃發(fā)火較嚴重，同時由于21007綜放工作面巷道布置長和回采時間長，煤炭自燃幾率高，隔絕煤炭自燃的4個條件的一個或者幾個，采取如下防滅火設(shè)備及措施。

圖1 21007工作面布置方式

2.1 提高工作面回采期間的回采率

兩渡礦21007綜采面煤層開采9+10號煤，9+10號煤之間含有0.3～0.7 m的，在采用材料巷和運輸巷布置預(yù)裂鉆孔和注水鉆孔。預(yù)裂鉆場硐室沿巷道每隔30 m布置一個，分別仰角為45°～60°的鉆孔，孔長100 m，將9號煤下夾矸爆破粉碎；注水鉆孔提前工作面10 m布置一組，分別仰角45°～60°鉆孔，孔長100 m，24 h不停注水，降低煤塵和破碎煤巖，增加工作面的回采率，減少丟煤，防止采空區(qū)的CO集聚。

工作面割煤時定期人工打鉆探測煤層厚度情況，及時調(diào)整工作面坡度進行跟底回采，加強工作面頂板管理，提高回采率。

2.2 噴灑阻化劑和布置黃泥灌漿設(shè)備、注氮機，隔絕氧接觸

為防止采空區(qū)自燃發(fā)火，研究本礦實踐經(jīng)驗和采空區(qū)三帶狀態(tài)，回風(fēng)巷采空區(qū)噴灑阻化劑，地面泥漿站輸送黃泥漿，軌道巷布置移動注氮站，防止工作面采空區(qū)煤層自燃發(fā)火。

2.2.1 噴灑阻化劑

21007工作面回風(fēng)巷的設(shè)備列車布置兩輛礦車，將工業(yè)CaCl2按20%的濃度倒入1 t礦車內(nèi)攪拌均勻配成溶液作為阻化劑藥箱；加壓泵將阻化劑通過Φ125 mm高壓膠管壓至采空區(qū)，末端用Φ13 mm的膠管和噴槍相連，利用每隔5組支架的間隙向采空區(qū)噴灑，噴灑至少6 min/次，流量不小于35 L/min。正常回采期間每班噴灑一次。由于停產(chǎn)時間長、過斷層回采速度慢、收尾持續(xù)時間長，采空區(qū)必須加大噴灑濃度、噴灑頻率，提高阻化劑滅火隔熱降溫能力。噴灑阻化劑工藝圖如下頁圖2所示。

2.2.2 布置黃泥灌漿設(shè)備

圖2 移動式噴灑阻化劑工藝圖

該礦二采區(qū)回風(fēng)井地面布置黃泥灌漿站，黃泥漿液按3∶1水土質(zhì)量比配置，從地面的豎直的黃泥鉆孔，再通過預(yù)先鋪DN200無縫鋼管輸送至21007工作面端頭進行采空區(qū)灌漿，采用埋管灌漿。灌漿分為無CO預(yù)防性灌漿和有CO灌漿。回采工作面沒有檢查出CO時，可不進行灌漿。當遇到斷層、設(shè)備故障時，同時束管監(jiān)測的CO超標或溫度升高等發(fā)火征兆時，開始隨采隨灌，灌漿量為150 m3/d。

2.2.3 增設(shè)注氮防滅火設(shè)備

在工作面注氮硐室布置移動式制氮機，采用埋管式注氮方法向采空區(qū)進行連續(xù)注氮。管路沿注氮硐室材料巷幫敷設(shè)，距工作面250 m處設(shè)置三通將管路分為兩趟Φ159注氮管，采空區(qū)采用花管埋入，按照30 m邁步方式進行注氮，降低了氧氣與遺煤的接觸時間，防止煤炭自燃發(fā)火。

2.3 其他措施

1）根據(jù)采掘工程平面圖，在盲巷、采空區(qū)及時施密閉墻，并預(yù)埋注漿孔、觀測孔、放水孔；同時在工作面端頭、密閉墻、應(yīng)急救援室等配備足夠的消防滅火器材和通風(fēng)設(shè)備。

2）在材料巷鋪設(shè)消防灑水管路，每隔100 m安裝三通閥并備有足夠的軟管，檢修班灑水降塵、防滅火，同時達到滅火的目的。

3）工作面采用均壓通風(fēng)，合理選擇通風(fēng)機和構(gòu)筑物，及時封堵巷道漏風(fēng)點，防止漏風(fēng)產(chǎn)生。

3 監(jiān)測效果

該礦采用地面JSG-7固定式束管采樣系統(tǒng)，能分析氣體種類包括O2、CO、CO2、CH4等氣體。在回風(fēng)巷道下幫鋪設(shè)布置一趟2芯束管，并用DN80的鋼管保護，鋪設(shè)長度2 400 m，移動束管監(jiān)測系統(tǒng)管路超前工作面60～120 m布置。束管收集的氣體在地面固定式束管采樣系統(tǒng)及時檢查CO濃度，同時每班人工進行一次CO濃度監(jiān)測，及時修正和監(jiān)測CO濃度。若發(fā)現(xiàn)超出CO規(guī)定濃度，及時采取綜合防滅火措施。從回采初期到回收末期，CO濃度都符合要求，未發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火[1-3]。

4 結(jié)語

兩渡礦根據(jù)二采區(qū)9+10號煤具有自燃發(fā)火的傾向性，對二采區(qū)21007工作面采用合理的通風(fēng)方式和增設(shè)防滅火設(shè)備設(shè)施及滅火措施，大大降低了采空區(qū)自燃發(fā)火的傾向性，保證了回采期間的工作安全和工作面的作業(yè)環(huán)境的改善。