易自燃煤层大采高工作面CO异常超限防治技术实践

易自燃煤层大采高工作面CO异常超限防治技术实践

王金平

PreventionandControlTechnologyPracticeofCOAbnormalExcessoftheWorkingFacewithLargeMiningHeightinSpontaneousCombustionCoalSeam王金平WANGJin-ping曰王学兵WANGXue-bing曰王星伟WANGXing-wei（神华宁夏煤业集团羊场湾矿，灵武750411）（ShenhuaNingxiaCoalIndustryGroupYangchangwanMine，Lingwu750411，China）

摘要院羊场湾矿现采2#煤层为高韧性易自燃煤层，在回采过程中，实施以管风防火为主，注氮、灌浆等为辅的综合防灭火措施，在防治煤炭自然发火方面取得了一定的成绩。本文通过对120201大采高综采工作面CO异常超限处理进行总结和分析，旨在探索解决易自燃大采高工作面CO异常超限的处理途径。

Abstract:YangchangwanMine2#coalseamisspontaneouscombustioncoalforhightoughness.Intheminingprocess,thefirepreventionmeasuresofwindpipepreventingfireasmajor,andcombinedwithnitrogeninjectionandgroutingareimplementated.Andithasmadecertainachievementstopreventandcontrolcoalspontaneouscombustion.Thispaperanalyzesthe120201largeminingheightfullymechanizedworkingfaceofCOabnormalexcesstreatment,aimstoexplorestheapproachestosolveCOabnormalexcessoftheworkingfacewithlargeminingheightofspontaneouscombustion.

关键词院易自燃煤层；大采高工作面；CO异常超限；防治技术；实践Keywords:spontaneouscombustioncoalseam；theworkingfacewithlargeminingheight；COabnormalexcess；preventionandcontroltechnology；practice中图分类号院TD711文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）23-0144-021

矿井及工作面概述羊场湾煤矿采用中央并列抽出式对矿井进行通风。自然瓦斯含量方面，煤层比较低，其瓦斯相对涌出量、绝对涌出量分别为0.1737m3/t、2.2902m3/min，二氧化碳的相对涌出量、绝对涌出量分别为0.2863m3/t、2.7745m3/min，可以说，该矿井是低瓦斯、低二氧化碳矿井。

2工作面CO异常超限原因分析2.1外因分析淤120201工作面开切眼周围及上部没有与其他采空区相连，且滞后110206开切眼近200m，因此可以排除其它采空区向工作面渗透CO气体。于120201工作面自8月8日开采以来，只有在8月14日和8月20日分别在工作面使用过电焊，但使用地点都在5#支架以下，并且工作面8#支架以下一直有积水。

2.2内因分析可燃物条件：浮煤、生活垃圾等杂物出现在开切眼调车硐室内。供氧条件：自施工到工作面安装期间，开切眼调车硐室一直采用扩散通风。聚热环境：在矿井内部，由于长期通风不良，开切眼调车峒室在一定程度上为煤柱、可燃物聚热创造了便利条件。自燃时间条件：从4月5日施工结束至8月22日，120201进风巷废巷回采时间共计139天，超过了最短发火期23天。

3工作面CO异常超限处理3.1第一阶段：综合实施防灭火措施淤向采空区通过工作面进风巷采空区预埋注氮管路，注氮量为1200m3/h；于在工作面上巷，通过预埋的灌浆管路，进而在一定程度上向采空区进行注水，每日的注水量为1000m3（120201综采工作面注氮灌浆系统图见图1）；盂在工作面支架的顶部，从上向下向采空区每隔20架施工一钻孔下套管向采空区进行注水；榆为了阻止CO气体外泄，在上下隅角及工作面支架后部设置挡风帘；虞为了工作面增压，通常情况下，需要在下隅角处设置一趟风筒；愚制定和完善防灭火措施，由于工作面设备运行与采取防灭火措施之间相互影响，进而在一定程度上影响了生产的正常进行。

3.2第二阶段：工作面封闭注氮阶段对于工作面采空区的煤炭自燃，在一定程度上难以通过综合防灭火措施进行有效地控制，并且工作面156#支架在8月30日出现烟雾，在110206下运巷向120201切眼施工的钻孔附近9月2日也出现明显的烟雾。

3.2.1封闭工作面对于工作面通过临时密闭、封闭的方式进行相应的处理，在距工作面50m处的工作面上、下顺槽分别设置相应的板闭，对临时密闭板材搭接处与巷道围岩接触处采用快速密闭材料进行喷涂处理，在风巷板闭另用2根4寸钢管装截止阀形成排气管。

3.2.2工作面封闭注氮时的通风系统在工程项目施工过程中，为了避免进、回风两巷封闭后进一步形成盲巷，在掘锚机通道的120201回风巷口向上20米处，各安设一台11kW局扇，如图2所示。

3.2.3工作面封闭注氮期间封闭区域内的CO气体变化状态A、封闭区内的氧气变化趋势：在封闭注氮的第2天（9月4日），累计注氮约70000m3，封闭区域内的氧气浓度基本下降至5%以下。

B、封闭区内的一氧化碳气体变化趋势：封闭2天后，封闭区域内的一氧化碳气体浓度有明显的下降趋势，从最高30000PPm，下降至5000PPm以下。

C、封闭区内的其它气体变化趋势：在封闭区内，最初氧化过程不是随着氮气量的增加，氧气量的减少而氧化速度变缓，而是随着封闭区内氧气含量的减小，封闭区域内各种气体达到一个平衡后，遗煤的氧化速度才能变缓。

3.3第三阶段：工作面启封和排氮淤首先进行锁风探查，即：在进风巷密闭的左上角处拆除两块木板，形成一个不大于0.5m2的孔洞，先使风筒偏离孔洞，然后逐渐靠近。于排氮：在施工过程中，分别对工作面进、回风流区域设置相应的警戒，并且在工作面进、回风流区域的CO的浓度小于24ppm，O2的浓度大于18%、CH4的浓度小于1%、CO2的浓度小于1.5%，在此基础上，先打开排气孔，然后对进、回风两巷的板闭进行逐渐的拆除。

3.4第四阶段：均压防火阶段3.4.1120201综采工作面通风系统及压能分布状况淤设置工作面的通风系统。对于120201综采工作面来说，由于上顺槽对应着进风巷，下顺槽对应着回风巷，按照相应的设计要求，工作面的进风量通常为850m3/min，但是在作业过程中，实际进风量为960m3/min。

于120201综采工作面通风阻力及风量分布。

A、工作面压能分布图：通过选择、确定适宜的比例，并且画出对应节点的等压线，在等压线上确定适当的点，同时将该点作为节点的位置。

B、均压区域控制目标：对于通风系统的阻力分布、采空区的漏风压差等，通过压能图可以清楚地看出，选择工作面上隅角为调压的参考点，进而在一定程度上确定工作面调压参考点的调压值，吟hme为：吟hme=14.96-13.31=1.65（mmH2O）=16.5（Pa）。

3.4.2设计工作面均压方案采用“U型”负压对工作面进行相应的通风处理，120201的上顺槽、下顺槽分别对应着进风巷和回风巷，使得采空区的漏风量在一定程度上大大增加。

增压具体设计方案为：淤设计原则。

A、维持原综采工作面设计风量。

B、采用风窗。

于均压参数计算。

由于保持工作面原有风量不变的调节。则调压值为：吟hme=hf=hw=16.5Pa式中，吟hme、hf、hw分别代表调压值，（Pa）、辅助通风机的工作同风压，（Pa）、调节风窗对风流所产生的阻力，（Pa）。

盂调节风窗的设置。

在下顺槽中选择合适的位置，同时设置两道风门，风门之间的间距控制在6m。将一个矩形带拉板的窗口设置在风门的上方，同时在其下方设置自动闭锁封门。

榆调节风窗开启面积的计算。

Sw=Q伊S（/Q+0.759S伊hw0.5）式中，Sw、S、Q、hw分别代表：开启调节风窗的面积，（m2）、风窗处的巷道断面，（m2）、工作面供风量，（m3/s）、风窗调节对风流产生的阻力，（Pa）。

虞通风机的选型。

选择相应的防爆通风机型号及其主要参数为：型号、功率、风量、风压分别为FBDNo7.1/3伊75型二级对旋式局部防爆风机、2伊75kW（对旋风机）、400耀1150m3/min、820耀9800Pa。

愚辅助通风机的设置。

A、上顺槽的风机设在120201回风巷（进风流）内距工作面200米处，共4台。

B、在进、出风口共同各设置一道板墙或轻质预制块墙，墙中间设风门。

C、选择的风机满足风量要求，但风压偏大。

D、为了提高相应的调压效果，安装辅助风机后，需要测试调压工作面的风量和辅助通风机两侧风流的压差。

舆均压系统。

根据120201综采工作面通风系统和均压要求，在120201回风巷（进风流）安装辅助局扇，在下运巷安装调节风窗。

3.4.3均压系统的动态监测为了对调压效果进行观测，需要将压差计安设在调节风门上，进而在一定程度上通过安全监控系统动态监测调压区的压力变化情况。

3.5第五阶段：正常生产阶段对于该工作面来说，截止到12月底，其累计推进600米，并且120201下隅角、回风流、采空区等的一氧化碳比较稳定，同时并呈现不断下降的趋势。

4效益评价

4.1通过相应的技术实践，进一步增加了羊场湾煤矿120201复合煤层大采高工作面的产量，其年产量高达800万吨。

4.2随着对CO异常超限进行技术处理，以及相应的实践的研究，今后宁东矿区大采高工作面将会逐渐增多，进而在一定程度上可以有效地防止大采高工作面出现自燃现象，该技术在集团公司各矿井类似条件下得到推广性使用。

参考文献院[1]王星伟，祁永杰.易自燃煤层大采高工作面CO异常超限防治技术实践[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（01）.[2]李俊武.磁窑堡二矿试验综放面综合防灭火技术研究[D].西安科技大学，2005（01）.[3]肖雷.汝箕沟煤矿煤层自燃防治技术研究[D].西安科技大学，2005（04）.[4]刘元管.羊场湾煤矿易自燃厚煤层开采综合防灭火技术研究[D].西安科技大学，2005（04）.