A组煤上分层工作面预防自然发火措施的应用与分析

A组煤上分层工作面预防自然发火措施的应用与分析

桑浩

关键词：迈步交替灌浆；MEA-1；压注粉煤灰

1概况

潘二矿潘四东井位于淮南市（洞山）西北约30km处，处于潘一、潘三矿井以北，东部与潘二井毗邻。井田东起F1断层，西至十五勘探线，南以F1（东部）、F9（西部）断层为界，北至尚塘耿村向斜轴或各煤层-900m底板等高线的地面垂直投影线，东西走向长约14.2km，南北倾斜宽2.5km，面积约36km2。

由于A组煤厚度较大，采用分层开采方式。3煤厚4.55～6.18m，平均厚5.9m；1煤厚3.25～4.16m，平均厚3.7m，3煤与1煤层间距平均1.57m。其中3煤为黑色，粉末~鳞片状，具有一定的反光性，局部含一层泥质夹矸，属厚层状半暗～半亮型煤；1煤为黑色，粉末状为主，煤层比较稳定，结构简单，属于半亮-半暗型煤，硬度较小，其直接顶为泥岩，灰色，泥质胶结，块状，层理不发育，断口光滑。煤尘爆炸指数为33-38％，有爆炸性危险。煤层具有自然发火性，自燃等级为不自燃～很容易，自然发火期3～6个月。

2预防自然发火措施

2.1正常回采期间预防自然发火措施

2.1.1上、下隅角充填

工作面初采期每推进10m，在上、下隅角各建一道隔离袋墙，厚度2m，高度接顶，每段隔离带沙土（碎煤）袋堆砌体积设计为20m3。上、下隅角用“双抗”纺织袋装煤矸进行了充填，充填墙均用黄泥抹缝，并吊挂风帐。采空区漏风与进、回风的风压差之间成正比关系,即压差大,漏风量大,反之亦然。工作面上、下隅角堵漏实质就是减少采空区的漏风量,从而达到抑制采空区遗煤的氧化自燃。

2.1.2迈步交替灌浆

工作面回采期间，以40m的距离为一组，从上顺槽向采空区预埋三趟灌浆管。一趟40m，前端10m为花管；一趟30m，前端10m为花管；一趟20m，前端10m为花管，三趟灌浆管通过闸阀分别工作面上顺槽灌浆干管相联，对采空区实施间歇式迈步交替灌浆.由于工作面倾角较大，上隅角使用单趟灌浆管对采空区预防性灌浆时，易在采空区煤岩裂隙间形成固定的聚浆通道；且单趟灌浆管路在交替预埋期间，也易在采空区内形成灌浆的盲区，达不到预防性灌

浆防火的预期效果。迈步交替灌浆，不仅解决了上述问题，也增大对采空区内氧化带的灌浆面积，同时间歇式灌浆也有利于黄泥的快速胶结包裹碎煤，充填煤岩间空隙，增加采空区的密实性，减少了漏风，延长了采空区遗煤氧化蓄热的时间。

2.2工作面遇断层预防自然发火措施

2.2.1钻孔预注防火材料MEA-1胶体

根据工作面的地质构造，分别在上顺槽的高位钻场，向构造带施工防火钻孔，利用防火钻孔提前预注防火材料MEA-1。通过钻孔居高临下,把胶状液体渗透到构造带区域内,充填、包裹煤体。

采煤工作面过断层期间，回采速度相对减缓、丢煤多，造成采空区内留有大量的遗煤，而且断层附近的遗煤多呈破碎状态，与氧接触

的面积相对增大。采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素，根据煤炭自然发火的规律性，采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低温氧化阶段和自热阶段。因此，抑制遗煤自然发火的措施就是尽可能减少遗煤与氧气的接触，缩短采空区内氧化带的宽度。MEA-1胶体具有致密性、成膜性、附壁性对煤壁、裂隙具有粘附、充填作用，能在短时间内快速封堵断层附近的漏风通道，减少漏风，进而延缓煤的氧化速度,延长煤的自然发火期。

2.3特殊时期防灭火措施

2.3.1收作期间架间插管

根据遗煤分布情况，在架顶与架后有遗煤的支架间，利用煤电钻在两个不同的角度(如下图）,各预埋一组插管(前端2m～3m为花管，顶部焊钻头）打入老塘方向5m～10m，再联接高压胶管与注浆干管合茬注浆。注浆时从工作面上隅角逐架逐管向下隅角方向采取非连续方式灌注，每次注浆3～5分钟，插管孔口漏浆、工作面出浆要立即停止注浆。

工作面收作时停滞时间较长，易造成收作线附近遗煤的缓慢氧化。架间插管注浆可增加煤的外在水分，冷却架顶、架后已自热的遗煤，同时也降低采空区内的温度，进而延缓遗煤的氧化速度。

2.3.2均压封闭

工作面回采结束后，分别在上、下顺槽各施工一组双瓦石注浆墙两墙之间的水泥砂浆能使巷体与墙体、内墙与外墙很好的融成一个整体,确保采空区不漏风。大气压力的变化对封闭墙影响较大。因此对上、下顺槽封闭墙所在位置，通过增加封闭墙的数量进行区域均压封闭,确保该区域的封闭效果,最大程度降低季节变化对采空区的影响。

2.3.3利用灌浆管路压注粉煤灰

采空区易自然发火的地点多为停采线和轨、运顺附近，即所谓的“两道一线”;同时厚煤层分层开采,多采用金属网铺假顶。当采空区内有裂隙与其他风路相通时，开采下分层,极易造成上分层采空区内遗煤自燃。工作面封闭后，利用预埋的注浆管路压注粉煤灰充填上述地区（如下图）。

压注粉煤灰一方面有利于促进再生顶板的胶结；另一方面最大程度充填采空区，切断采空区内漏风通道，充填裂隙，隔绝氧气，使采空区及收作处的遗煤氧化困难，进而有效降低采空区煤炭自然发火的可能性。

3总结

（1）A组煤工作面封闭后每隔一段时间应再向封闭的采空区内注入黄泥浆。对相邻的采（掘）面，采取同步的防火措施，并加强隔离煤柱检查。

（2）A组煤工作面过断层期间，要充分利用高位钻场预留的灌浆防火孔及上隅角预埋灌浆管路，加强对采空区的灌、洒浆。

（3）压注粉煤灰充填采空区有效的降低了材料成本，更有利于A组煤下分层再生顶板的胶结；同时也避免了过量使用黄土，保护了环境。压注粉煤灰期间应加强对相邻的采（掘）面煤柱的防水检查,并建立相应的排水系统。

（4）实践证实，以上预防自然发火措施有效、可靠，且达到了预期的效果,确保了A组煤上分层工作面正常回采收作封闭。