底分层采煤工作面综合防火技术应用

底分层采煤工作面综合防火技术应用

李宝

淮河能源控股集团煤业公司潘二矿潘四东井 安徽淮南 232087

摘要：底分层采煤工作面防火管理相对同类普通工作面难度较大，为此，文章依据11211底分层工作面实际情况进行分析，提出了底分层采煤工作面综合防火技术，并在实践中验证效果较好，值得推广。

关键词：底分层；采煤工作面；防火技术

潘二矿潘四东井11211工作面是淮南矿业（集团）有限责任公司-490mＡ组煤东一上采区二阶段底区，上覆顶区11313（顶）工作面、11213（顶）工作面，南部11111工作面、下阶段顶区11413工作面均已经收作；工作面实体段长度50m，工作面底区段长度97m， 3、1煤均具有爆炸性，自燃倾向性等级为II类，自燃发火期3～6个月。

1.11211底区工作面存在的自然发火隐患

1.1漏风供氧通道多且复杂

11211工作面底区回采，上覆11213及下阶段11313工作面收作面，11211工作面回采期间，系统漏风风险大，通道多且复杂。

1.2 松散煤体多

11213、11313工作面回采期间采空区遗留3煤均厚2.2m，底区实回采时3煤也将全部遗留在采空区,11213及11313采空区7m阶段煤柱从回采开始自停采期间讲全部遗留在采空区内。

1.3 工作面地质条件复杂

11211工作面总体形态为一单斜构造，面内构造主要为断层，面内揭露的断层共有13条，落差大于2m的断层8条。其中DF30正断层落差7-8.5m，NF173正断层组合落差5.9m。

1.4蓄热环境

工作面回采期间，顶部未回采的3煤层煤体将遗留至采空区，为煤炭自然创造了良好的蓄热环境，容易发生自燃。

2.工作面综合防火技术

2.1建立健全防火系统

2.1.1灌浆、注氮系统

针对采空区遗煤量大，常规单趟管路埋设只能定点向采空区灌浆，且工作面正常回采时，采空区窒息带灌浆并无意义，在考察过初采期间采空区“三带”分布后，重点是保证工作面向采空区20-40m范围内（氧化带）连续灌浆与注氮，所以，工作面采空区灌浆与注氮2-40m连续灌浆，下隅角预埋2趟注氮管路，确保注氮时管路出口在采空区20～40m。工作面内安装一套洒浆装置，每次在工作面移架后对遗煤进行一次洒浆覆盖。同时，地面灌浆站浆液中加入MEA防火材料，形成胶体，胶体在附着煤壁时具有一定的粘性，能够长期包裹和附着在煤体表面，以确保降温、隔氧、隔气。

2.1.2注液态CO2系统

在下顺槽进料联巷位置、上顺槽进料联巷车场分别设置注液态CO2站，各布设一路Φ25mm/31.5mm高压胶管分别与上下顺槽灌浆、注氮管路及防火钻孔连接，向采空区注液态CO2。

工作面回采进度低于60m时，该面配备不少于4个液态罐CO2每周灌注一次，采空区CO超过20ppm或温度达到35℃及时灌注，每次注液态CO2不低于4罐。

2.2回采期间采空区漏风通道封堵

11211上顺槽自切眼向后每200m开始，下帮布置11213采空区及11313采空区隔离注浆钻孔，设计4个钻孔。11211下顺槽自切眼向后每200m开始上帮布置11213采空区及11313采空区隔离注浆钻孔，设计4个钻孔距。利用钻孔注水泥堵漏，使11213上、下顺槽，11313上、下顺槽形成分段隔离。钻孔施工到位后全程下1吋铁管（不返水位置到孔底下1吋铁花管，外段为2吋实铁管，孔口用一节2m长铁管,孔口外露0.5m，且孔口带有丝扣），下顺槽灌浆孔封孔深度不小于15m，上顺槽灌浆孔封孔深度不小于8m，采用水泥封孔，封孔方式为两堵一注。为加强采空区隔离效果，11211上下顺槽自进入底区开始，巷道顶部每隔5m施工一个注浆孔并进行注浆处理。

超前回采位置100m，在上顺槽高帮、下顺槽低帮每5m向顶区采空区施工钻孔，钻孔覆盖上、下顺槽外3m，向顶区采空区注充填材料形成防火隔离柱，封堵顶区采空区漏风通道。防火钻孔采用锚杆钻机垂直巷道每5m按照设计施工一组长度8m防火的钻孔，钻孔下4分注浆管，封孔段2m实管采用聚氨酯（或锚固剂）两堵封孔方式封

2.3均压防火

在11211工作面通风设计中，为考虑均压防火，将11213、11313采空区上、下顺槽封闭墙设置在进风巷道中，确保了采空区压差相同，减少采空区漏风。

2.4 防火预测预报

2.4.1工作面回采期间采空区防火监测

为了监测工作面初采期间顶区与工作面采空区自然发火情况，在上隅角循环预埋4路束管，束管错茬10m引出采空区，束管埋入采空区深度分别为40m、30m、20m、10m；束管套入4分铁管埋入采空区，铁管采用管箍连接，每路束管前端嵌入500mm铁花管并前端为楔形或焊实，束管埋入高度不低于1.5m，同时确保束管通畅，束管末端均安设抽气闸阀并编号管理。正常回采期间，工作面向采空区方向60m范围内每20m设置一路束管监测采空区。

为消除采集过程中产生的误差，严格按“四定”要求进行气样采集，即做到定点、定时、定人员、定要求。每小班检测束管内采空区气体，每天必须采集束管内采空区气样并用色谱仪分析。

2.4.2温度监测

每周采用热成像仪对工作面及采空区进行检测不少于2次；回采期间，每天采用红外测温仪对工作面及采空区进行检测一次；工作面从回采至安全收作，未检测温度≥35°地点。

2.4.3防火指标气体分析

工作面初采及收作期间利用束管错茬预埋采集采空区气样，通过气体指标分析和预报煤层自然发火程度，同时检验防火措施的有效性。

1）工作面初采期间指标气体浓度

工作面初采80m采空区指标气体浓度见图表1：

图表1 初采期间指标气体浓度与采空区深度的关系曲线

采集的气样分析均未检测出C2H4、C2H2、C3H8，且CO、CO2均未有指数上升趋势，可以分析采空区遗煤自然程度处于早期阶段，采空区煤温不超过100℃。

11211工作面从回采开始上顺层预埋注浆保证采空区20～40m连续灌浆，下顺槽注氮和液态CO2时确保管路出口在采空区20～40m，针对性地对氧化带、散热带进行迅速惰化降温，隔离遗煤，消除采空区自然发火上升趋势。

3）顶区采空区指标气体分析

在回采期间每小班对11211上、下顺槽采空区防火观测检测，未在顶区采空区防火孔未检测出CO，且压差最大为2mmH2O水柱。

顶区采空区封闭墙从回采至安全收作，均为均压状态，且未检测到CO、C2H4、C2H2、C3H8等自然发火指标气体。

由此可知，顶底区工作面间无明显漏风征兆，充分说明上述均压和顶区采空区堵漏措施有效、可靠。

3 结束语

根据预测预报，收作期间无自然发火上升趋势，实践证明工作面收作综合防火措施有效、可靠。