A组煤底区工作面综合防火技术的应用

朱卫华

淮河能源煤业公司潘二矿 安徽 淮南 232000

摘要：潘二矿潘四东井回采的11311底区工作面，自然发火周期短、工作面漏风通道复杂，自然发火风险高，给工作面回采带来了严重的安全隐患。为消除工作面回采期间的自然发火隐患，我矿应用了综合防灭火技术，包括工作面回采前对漏风通道的封堵，建立健全工作面灌浆防火系统，对顶区阶段煤柱和采空区灌浆，定期注液态二氧化碳等，确保了工作面安全回采到安全收作封闭。

关键词：底区；自然发火；漏风通道；遗煤；

1. 概述

作为淮南矿业集团“精煤战略”的主力矿井，潘二矿潘四东井已实现A组煤底区工作面安全回采，目前已安全回采收作11311工作面，为A组煤底区工作面，设计可采走向长600m，倾斜长146.8m,工作面回采期间采用“U”型通风。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。A组煤底区回采自然发火因素复杂，自然发火隐患大。3

2. 11311底区工作面存在的自然发火隐患

根据煤氧复合理论以及影响煤自燃的环境综合分析，该工作面采掘期间自然发火致灾因素分析如下：

2.1 采空区漏风通道多且复杂,采空区松散煤体

上覆11313、11413工作面分别于2014年3月和2016年5月收作，工作面掘进及回采期间漏风通道复杂，采空区遗煤将全部遗留在采空区内, 为煤炭自然创造了良好的蓄热环境，容易发生自燃。

存在自燃发火风险。。

2.2 工作面地质条件复杂

底区工作面面内构造主要为断层，且数量较多，回采期间需揭露18条断层。其中DF30正断层落差6m，DF9正断层落差4m。

2.3氧化时间

采空区中的遗煤在注氮低氧条件下会缓慢的氧化。同时，工作面停采拆除期间，采空区氧化升温带内的松散煤体一直处于氧化升温状态，因此，采空区遗煤的氧化时间较长。

3.工作面综合防火技术

3.1建立健全防火系统

3.1.1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，重点保证工作面回采期间向采空区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系统设计为多管路埋设，上隅角预埋2趟灌浆管路,保证采空区20～40m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。

3.1.2注液态CO₂系统

在工作面下顺槽外口车场设置注液态CO₂站，布设一路Φ25mm高压胶管与下顺槽注氮管路及防火钻孔连接，向采空区注液态CO₂。

①工作面回采进度低于40m和过断层丢顶煤时每周灌注一次，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6罐。

②收作期间每周灌注液态CO₂不少于6罐。。

3.2均压防火

在11311底区工作面回采前，在工作面通风设计中，为考虑均压防火，将11313、11413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。

3.3 收作期间综合防火技术

3.3.1 采空区灌浆、注氮及液态CO₂

①采空区煤炭自燃氧化“三带”按照氧气体积分数划分：氧气体积分数的高低，反应了煤炭自燃的可能性大小，当氧气体积分数＞18%时为散热带；氧气体积分数在10%~18%时为氧化带；氧气体积分数＜10%为窒息带。根据A组煤底区首采面11111工作面“三带”划分研究：A组煤底区工作面采空区0-20m为散热带；采空区20m-40m为氧化带；采空区>40m为窒息带。对于 “U”型通风（一源一汇）的采空区，按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性：工作面采空区5-20m为散热带；采空区20m-70m为氧化带；采空区>70m为窒息带。

为防止工作面停采收作期间，氧化带范围扩大，根据工作面收作位置，工作面上顺槽预埋4路灌浆管路保证采空区20～90m连续灌浆，下顺槽注氮和液态CO₂时确保管路出口在采空区30～50m，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。

3.3.2 减少采空区漏风

①工作面停采后，收作面风量降为回采期间的1/2左右，大约降至600m³/min，减小采空区压差。

②收作停产后在上、下隅角各砌筑一道双层充填墙，并打设扛柱，墙外300-500mm施工一组木板墙，向墙内空隙喷注久米纳堵漏，见图1所示。

图1 收作面上下隅角双墙充填喷注罗克休示意图

③采用久米纳对架间、架后采空区漏风通道进行喷注封堵。

3.4 防火预测预报

3.4.1 顶区采空区防火监测

在工作面上、下顺槽沿走向每50m施工一个穿透顶区采空区的防火监测孔，孔深8～10m,并在工作面与采空区外围所有封闭墙均安设U型压差计，测量进出风及压差，每小班测定一次采空区CO及CH₄，当采空区压差超过5mm水柱或CO超过24PPm，立即分析原因。

顶区采空区封闭墙每天检查一次CH₄、CO、CO₂、O₂、温度及墙内外压差，并每周采集气样色谱仪分析一次。

3.4.2工作面回采期间采空区防火监测

为了监测工作面回采期间顶区切眼与工作面采空区自然发火情况，自切眼上隅角向外沿上顺槽上帮预埋3路单芯束管进行连续监测。束管埋入高度不低于底板1.5m，每路束管前端1m为花眼，并错茬10m，最长埋入采空区深度40m，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40m范围内每10m设置一路束管监测采空区。

采空区气样采集后，及时送至气样化验室，12小时内采用气相色谱分析仪对气样进行分析。

3.4.3工作面收作期间采空区防火监测

①收作前自收作停产位置向里40m，在上顺槽上帮预埋3路单芯束管进行连续监测。束管埋入高度不低于底板1.5m，每路束管前端1m为花眼，并错茬10m，束管末端均安设抽气闸阀并编号管理。

②架间检测：顶区7m煤柱范围内、断层附近、架顶及架后遗煤量大的支架间安设测点，支架间测点架顶、架尾每天检查1次；工作面架档每周全面检查1次。支架间测点必须插入架后不小于300mm。

4.总结

通过一些列综合防灭火措施的应用，以及对防火预测预报的数据分析，保证了11311底区工作面的安全回采，消除了工作回采期间的自然发火隐患。实践证明工作面综合防火措施有效、可靠。

参考文献

[1] 张国枢．通风安全学[M]．中国矿业大学出版社，2011.7.（245-281）

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