综采工作面过落差10m以上断层防治煤层自然发火技术

综采工作面过落差10m以上断层防治煤层自然发火技术

常军

安徽省淮南矿业集团顾桥煤矿安徽淮南232174

摘要：针对顾桥矿1211（3）工作面自然发火期短，地质构造复杂，大小断层及其牵引构造较多，过断层期间极易产生煤层自燃隐患的实际情况，为保证该工作面安全，结合该矿的实际情况，采用加快推进速度、减少采空区漏风、工作面注浆、工作面注氮以及采空区气体及温度监测等手段，保证了该矿井过断层期间的安全生产。

关键词：综采工作面；断层；防治自然发火；实施技术

火灾是煤矿主要灾害之一，严重影响煤矿的高效、安全生产。其中又以工作面过断层特别是过落差超过10m大断层期间最容易发火。预防煤矿工作面过大断层期间的火灾，是煤矿火灾防治的重点之一。而采用防治煤层自然发火技术，是采煤工作面过大断层期间防治煤层自然发火的有效手段。

1概况

淮南矿业集团顾桥矿是淮南矿业集团建设国家亿吨级煤炭基地和大型煤电一体化新型能源基地的核心工程。针对顾桥矿（南区）1211（3）综采工作面过FS99正断层（∠60～80°、H=12.0～13.0m）期间自然发火隐患的处理，提出了预防和消除自然发火的若干方法，如采空区注水、灌浆、注氮、注液态CO2等，并对综合防灭火的各种措施进行了分析研究。这些方法对于综采工作面长时间过断层时出现自燃征兆后，抑制煤层自燃效果明显，对于保障矿井安全生产起到了重要作用。

2实施方式

1211（3）工作面为南二采区13-1煤层首采面，井下位于南二采区上部，煤层倾角2～9°，平均5°；13-1煤层自然发火期为3～6个月。1211（3）工作面根据矿地质部门预测工作面轨顺在退尺点949m处、运顺在退尺点1012m将揭露FS99正断层（∠60～80°、H=12.0～13.0m），该断层对盘煤层下降。断层附近应力集中、小构造发育、煤层变薄、煤岩层产状变化大、岩性破碎。

在工作面过FS99正断层期间，又加上矿上上半年停产检修。这在该面防火管理上，增加了很大的难度。为确保工作面安全推过大断层，消除工作面煤层自燃发火隐患，我们主要采取以下有效措施：

2.1加强工作面防火预测预报工作

1）每小班安设专职测气员检查工作面、回风流、采空区的CH4、CO2、CO、温度等参数，对架后有遗煤的地点进行重点检查，建立检查台帐；同时每小班有测气员对工作面上、下隅角、架后及架档温度进行测定一次。随时检查工作面有无“挂汗”、高温现象，发现异常时要及时汇报，并采取措施进行处理。确保防火检查不留死角。

2）矿上停产检修后，在工作面每10架架档插一个防火观察管（观察管插入采空区不少于500mm），设点检查CO情况。

2.2采空区连续注氮

距1211（3）工作面运顺过断层前60m（对应运顺退尺点950m）前，将注氮管预埋并向采空区连续注氮，注氮期间注入的氮气浓度不得小于97%。注氮管路出口要。

2.3采空区灌浆、注水

1）老塘埋管灌浆、注水。在距1211（3）工作面轨顺过断层前70m、前40m、前20m（对应轨顺退尺点880m、910m、930m），分别将三趟灌浆管预埋并向采空区灌浆，灌浆期间浆液土水比1∶4～1∶5。灌浆管出口要保持畅通，管路吊挂要紧贴巷道顶板，三趟管路末端均为两节花管。

2）工作面补切眼施工防火钻孔灌浆、注水。利用工作面补切眼施工的38个防火钻孔向采空区灌浆、注水。

3）停产检修期间，又利用工作面每10架架档插的防火观察管，向采空区注水。

2.4采空区注液态CO2

利用运顺注氮管向采空区注液态CO2，降低采空区温度和氧气含量，进一步消除发火隐患。

2.5采空区注MEA防灭火材料

对工作面出现发火隐患区域，利用工作面补切眼施工的防火钻孔，向出现发火隐患区域注MEA防灭火材料。隔绝发火隐患区域的氧气，进一步消除发火隐患。

2.6减少采空区漏风

1）距断层前60m起到过断层后20m（轨顺退尺点890m～1032m处）范围内，上、下隅角必须连续充填，并且要充填严实，降低了最易成为漏风通道的“两道”

减少采空区漏风。

2）工作面停产检修后，采用塑料编织袋（双抗）装煤矸将机尾向下20架、机头向上60架架档进行充填，进一步减少采空区漏风。

2.7加快工作面回采速度

1）工作面回采过程中，加强工作面煤机、运输机等机电设备的维修保养，减少机电设备损坏影响时间，确保设备的完好率。从而加快工作面回采速度。

2）对断层带附近的坚硬砂岩，提前施工钻孔，进行深孔松动爆破，对岩石提前进行松动破碎，减少煤机割砂岩对煤机截齿的损耗，加快工作面回采速度。

2.8对工作面架后进行洒水降温

过断层期间，每班必须安排人员对架后有遗煤或工作面架后方出现CO及温度≥35℃的地点洒水不少于1次，对工作面架后采空区进行降温。

2.9合理控制抽采

工作面进入断层期间，根据1211（3）工作面瓦斯情况，对抽采系统进行合理控抽，平衡抽采与防火的关系。

图1过断层期间CO变化

3结论

通过采取以上有效的防火措施后，1211（3）工作面轨顺从5月6日进入断层时，回采期间上隅角CO最大在10ppm左右；架档CO最大在95ppm左右。到断层结束后，上隅角和架档CO均为0ppm（详见1211（3）工作面过FS99断层期间CO变化情况图1）。确保了工作面的安全回采，也为我们以后工作面过大断层的防火工作积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]吴宇；浅谈7541综放工作面过断层技术[J]；能源技术与管理；2012年06期

[2]李伟民；董钦亮；宁洪进；时国庆；；综放工作面采空区煤自燃火灾的定向防控技术[J]；煤矿安全；2014年08期

[3]徐信；；大倾角破碎顶板易自燃煤层开采防火技术[J]；煤矿安全；2015年02期

淮南矿业集团顾桥矿是淮南矿业集团实施“建大矿、办大电、做资本”发展战略，建设国家亿吨级煤炭基地和大型煤电一体化新型能源基地的核心工程。顾桥矿位于潘谢矿区中西部，属高瓦斯、高地温、高地压矿井，交通便利，资源丰富，煤质优良，建设规模1000万吨，是亚洲井工开采规模最大的矿井。