松散煤體中掘進(jìn)防滅火技術(shù)探討

許慶賀，陳小飛，賈秀春

(山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司， 山東 濟(jì)寧市 272000)

1 概況

山東省兗州市大統(tǒng)礦業(yè)有限公司楊莊煤礦位于兗州煤田西北邊緣，為低瓦斯礦井，地溫23℃，開采3煤層為自燃煤層，自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類，最短自燃發(fā)火期為80d。

為延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限，需對(duì)九采區(qū)進(jìn)行復(fù)采。九采區(qū)大部分已采1層，采高約2.2m，剩余煤厚4.9m～7.15m，原回采時(shí)只回采煤層中間一層，且未對(duì)采空區(qū)采取灌漿、噴灑阻燃劑等防滅火措施，未鋪設(shè)底網(wǎng)，導(dǎo)致上覆煤巖完全垮落。根據(jù)掘進(jìn)情況，巷道頂幫煤體干燥，普遍破碎嚴(yán)重、裂隙發(fā)育，局部易漏頂、片幫造成頂幫存在空洞形成漏風(fēng)通道，過老巷區(qū)域幫部留有空洞，形成蓄熱環(huán)境導(dǎo)致煤體氧化，防滅火壓力較大。

九采區(qū)復(fù)采首采面為C9301工作面，采深為?230m～?270m，順槽長(zhǎng)約800m，采用架棚支護(hù)，高為3.5m，凈斷面為11.2m2，兩順槽頂幫全部為松散煤體。

為保障巷道掘進(jìn)期間防滅火安全，采取了多種防滅火措施，現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)防滅火技術(shù)措施及應(yīng)用情況進(jìn)行探討。

2 松散煤體中掘進(jìn)綜合防滅火措施

2.1 基礎(chǔ)資料收集

因煤層及巷道坡度起伏變化，綜掘隊(duì)需在兩順槽留有頂煤時(shí)每掘5m探測(cè)頂煤厚度變化情況，以便確定頂板注膠孔深度。

巷道掘進(jìn)期間局部漏頂，頂板空洞易造成煤體蓄熱自燃，且頂板煤體下落至頂網(wǎng)后不易發(fā)現(xiàn)漏頂部位，如忽略不處理極易形成隱患點(diǎn)。故需每班對(duì)巷道掘進(jìn)期間的巷道空洞位置、頂煤厚度進(jìn)行記錄匯總。

2.2 防滅火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)安全技術(shù)措施

（1）嚴(yán)格按照規(guī)程要求對(duì)掘進(jìn)工作面各瓦斯測(cè)點(diǎn)、相關(guān)聯(lián)各密閉墻進(jìn)行檢查。每50m在巷道兩幫打設(shè)檢測(cè)探孔，根據(jù)CO數(shù)值調(diào)整檢查周期，按每班、每天、每周的頻率檢測(cè)1次甲烷濃度、二氧化碳濃度、一氧化碳濃度、氧氣濃度、溫度并及時(shí)填寫牌板及記錄。每周對(duì)各探孔、風(fēng)流進(jìn)行采樣分析，與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。對(duì)于過老巷、采空區(qū)邊緣等重點(diǎn)區(qū)域，應(yīng)增設(shè)檢測(cè)探孔，重點(diǎn)檢查氣體情況。

（2）瓦檢員利用激光測(cè)溫儀隨時(shí)檢測(cè)巷道頂幫溫度。對(duì)頂幫部空洞較大區(qū)域探孔內(nèi)安裝熱敏電阻檢測(cè)探孔內(nèi)溫度情況，每周1次。工作面各傳感器如出現(xiàn)報(bào)警應(yīng)立即查找原因，并采取應(yīng)對(duì)措施。

（3）以CO為防滅火主要標(biāo)志性氣體，并確定其參考數(shù)值。當(dāng)掘進(jìn)工作面風(fēng)流及回風(fēng)流CO濃度在(1～24)×10?6且無乙烷、乙烯、乙炔、丙烷氣體時(shí)，附近煤體存在氧化現(xiàn)象，必須立即查找氧化區(qū)域進(jìn)行防滅火處理；當(dāng)CO濃度在(24～50)×10?6且無乙烷、乙烯、乙炔、丙烷氣體時(shí)，存在自燃發(fā)火隱患，必須對(duì)發(fā)火區(qū)域立即采取相應(yīng)的防滅火處理措施；當(dāng)CO濃度＜50×10?6并出現(xiàn)乙烷、乙烯、乙炔、丙烷氣體時(shí)，煤體氧化嚴(yán)重，隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)明火，此時(shí)必須停止生產(chǎn)采取應(yīng)急防滅火處理。

掘進(jìn)巷道安設(shè)的探孔或束管內(nèi)CO濃度為(100～200)×10?6且無乙烷、乙烯、乙炔、丙烷氣體時(shí)，附近煤體開始氧化，必須重點(diǎn)跟蹤濃度的變化；當(dāng)CO濃度達(dá)到(200～500)×10?6且出現(xiàn)乙烷、乙烯、丙烷氣體時(shí)，附近煤體存在自燃發(fā)火隱患，必須對(duì)發(fā)火區(qū)域立即采取相應(yīng)的防滅火處理措施，并根據(jù)相對(duì)應(yīng)的自燃發(fā)火階段采取措施處理。

2.3 松散煤體中掘進(jìn)防治自燃發(fā)火安全技術(shù)措施

在巷道掘進(jìn)期間必須采取噴涂、注膠、充填、施工隔離墻、固化等綜合性的防滅火措施防治自燃發(fā)火，并根據(jù)氣體檢測(cè)及自燃發(fā)火情況對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)治理。

（1）對(duì)松散煤體巷道頂幫噴涂LFM輕型無機(jī)材料防止漏風(fēng)，滯后迎頭小于50m，噴厚以覆蓋煤體為宜，煤體破碎嚴(yán)重區(qū)域噴厚大于50mm。巷道過采空區(qū)邊緣、老巷等易形成漏風(fēng)通道的特殊區(qū)域時(shí)噴水泥砂漿，以便同時(shí)起到封閉和支護(hù)的作用。

LFM輕型無機(jī)材料噴涂操作簡(jiǎn)單，放入水中有發(fā)泡特性，用料較少，由壓風(fēng)經(jīng)噴射器噴出后噴涂面積大，適合頂幫全面噴涂，有效地封堵了漏風(fēng)通道，起到了良好的防滅火作用。

（2）工作面掘進(jìn)期間對(duì)松散煤體段頂部、幫部全面打設(shè)注膠孔，頂部、幫部各布置2排注膠孔，呈三花形布置，幫部注膠孔長(zhǎng)度約為2m，頂部注膠孔根據(jù)頂煤厚度打設(shè)，注膠孔間隔3架棚。注膠量原則上以管路起壓為準(zhǔn)，頂幫漏膠嚴(yán)重時(shí)停止壓注。

各注膠孔壓注水玻璃膠體后，若間隔時(shí)間較長(zhǎng)引起水玻璃膠體脫水，可用水沖孔后進(jìn)行補(bǔ)注。注膠孔布置見圖1。

水玻璃本身具有防滅火特性，水玻璃凝膠能夠充填煤體細(xì)小裂隙封堵漏風(fēng)通道；沖洗管路時(shí)同時(shí)壓注了大量水，與水玻璃凝膠一起濕潤(rùn)了煤體，降低了煤體溫度，通過全面壓注水玻璃凝膠，起到了良好的防滅火效果；其材料相對(duì)廉價(jià)，可由地面通過管道靜壓輸送，適合大量使用。

（3）對(duì)頂幫空洞區(qū)域充填LFM輕型無機(jī)材料，頂、幫局部有空洞時(shí)，易蓄熱、存在自燃發(fā)火隱患，為保證防滅火安全，需對(duì)空洞區(qū)域進(jìn)行充填袋裝黃土、壓注充填材料或水玻璃膠體等封堵漏風(fēng)通道。

圖1 注膠孔布置（單位：mm）

頂幫部空洞極易形成自燃發(fā)火隱患點(diǎn)，使用無機(jī)材料充填后，有效地消除了自燃發(fā)火隱患。

（4）頻繁漏頂時(shí)打設(shè)超前鉆孔預(yù)注水泥漿固化頂板，使頂板成為一個(gè)整體，既避免了頂板漏頂，同時(shí)消除了防滅火隱患，待頂板固化后再進(jìn)行掘進(jìn)。

（5）采空區(qū)邊緣等空洞空間較大區(qū)域，采取注漿防滅火，由地面注漿站通過管路向隱患區(qū)域注黃泥漿或粉煤灰漿。

（6）對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)煤體自燃無法處理時(shí)，可采取打設(shè)隔離墻封閉巷道、注惰、注漿等措施。

（7）掘進(jìn)期間遇到特殊情況或各監(jiān)測(cè)探孔、自燃發(fā)火觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)檢測(cè)CO濃度及其他有害氣體含量判斷出現(xiàn)自燃發(fā)火征兆時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)掘進(jìn)巷道隱患區(qū)域頂幫合理范圍采取噴漿、壓注充填材料、水泥水玻璃膠體或水玻璃凝膠封堵裂隙，減少漏風(fēng)強(qiáng)度，降低松散煤體氧化速度。

3 討論

3.1 防滅火重點(diǎn)

通過研究及實(shí)踐表明，上述各項(xiàng)措施能夠有效防治煤層自燃發(fā)火，但對(duì)于以下幾點(diǎn)需要注意。

（1）頂板、幫部空洞及頂煤厚度在噴涂后不易觀察，應(yīng)提前細(xì)致記錄，以避免后期出現(xiàn)未注膠、充填的現(xiàn)象。

（2）巷道頂幫噴涂應(yīng)全面、細(xì)致，重點(diǎn)噴涂松散煤體間隙，防止出現(xiàn)漏風(fēng)點(diǎn)；注膠應(yīng)達(dá)到頂幫煤體全部濕潤(rùn)的程度。

（3）風(fēng)流中出現(xiàn)的異常氣體，多源于煤壁個(gè)別部位因自燃發(fā)火現(xiàn)場(chǎng)造成的氣體異常涌出，應(yīng)利用檢測(cè)、觀察的手段重點(diǎn)排查，找到頂、幫部異常氣體涌出位置，及時(shí)進(jìn)行防滅火處理。

（4）個(gè)別施工人員可能存在應(yīng)付、對(duì)防滅火措施落實(shí)流于表面等現(xiàn)象，例如噴涂、注膠時(shí)以消耗防滅火材料為目的，來顯示自身的作業(yè)量，導(dǎo)致措施未落到實(shí)處，甚至重點(diǎn)區(qū)域未落實(shí)防滅火措施。對(duì)此，防滅火工程應(yīng)組建專業(yè)的防滅火施工隊(duì)伍，加強(qiáng)員工思想教育，同時(shí)各級(jí)管理人員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理工作。

3.2 防滅火難點(diǎn)

（1）兩順槽之間、順槽與大巷之間如存在采空區(qū)邊緣、老巷等容易漏風(fēng)的通道，導(dǎo)致長(zhǎng)期漏風(fēng)，個(gè)別區(qū)域通過注膠、充填措施效果有限，可能造成煤體CO反復(fù)超標(biāo)，需采取打設(shè)隔離墻、地面大量注漿等措施根除防滅火隱患。

（2）因巷道服務(wù)時(shí)間較長(zhǎng)、巷道距離長(zhǎng)，各項(xiàng)防滅火措施如何做到長(zhǎng)期、全面落實(shí)到位，仍是防滅火的難點(diǎn)。對(duì)于可能存在的自燃發(fā)火隱患，應(yīng)每班、長(zhǎng)期跟蹤工作面各檢測(cè)點(diǎn)氣體情況，觀察頂幫可能出現(xiàn)的煤壁冒汗、發(fā)干、甚至冒煙、冒熱氣等情況，及時(shí)采取措施處理，防止煤體自燃發(fā)火進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié)論

通過綜合性防滅火措施的落實(shí)，順利保證了松散煤體巷道掘進(jìn)期間的防滅火安全，避免了煤體漏風(fēng)造成巷道煤體自燃發(fā)火；對(duì)巷道CO等自燃發(fā)火標(biāo)志性氣體的監(jiān)測(cè)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除煤體的自燃發(fā)火隱患提供了保障；水玻璃等無機(jī)防滅火材料的使用，避免了防滅火材料產(chǎn)熱自燃的可能性，且產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)性，適合大量使用；松散煤體巷道的成功掘進(jìn)，為工作面復(fù)采、延續(xù)礦井服務(wù)年限提供了可能，為以后松散煤體巷道的掘進(jìn)提供了可靠的依據(jù)和成功的經(jīng)驗(yàn)。