“三软”不稳定煤层采煤工作长期停产期间综合防灭火技术的研究与应用

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　　【摘 要】超化煤矿通过对采煤工作面煤层自燃防治进行不断的探索与实践，除了采用常规的洒阻化剂、建造密闭压注罗克休封堵采空区等措施外，为进一步克服现有防灭火技术存在的不足，针对长期处于停产状态的工作面采用压注三相泡沫、氮气、凝胶等煤层自燃发火防治新技术，在矿井防煤层自燃发火工作中取得了良好效果。
　　一、问题的提出
　　根据矿井生产计划，超化煤矿22011A工作面停产时间预计长达7个月，而矿井经鉴定煤层自燃倾向性为三类不易自燃煤层，自燃发火期最短为72天，为做好工作面长期停产期间防止煤层自燃发火工作，超化煤矿积极组织技术人员与中国矿大专家探讨、结合，制定并采取相关措施，保证工作面停产期间，煤层自燃发火工作得到有效控制，确保矿井安全生产。
　　二、矿井基本情况
　　超化煤矿位于超化镇申沟村，矿井开采煤层为二1煤层，矿区面积10.058Km2，平均煤厚8.12米，保有资源储量3966.64万吨，可采储量1489.4万吨，生产能力180万吨/年（设计生产能力90万吨/年，现核定生产能力180万吨/年），服务年限5.9年。水文地质条件为复杂，矿井瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井，煤层自燃倾向性三类不易自燃煤层，自燃发火期最短为72天，煤尘具有爆炸危险性。
　　矿井开拓方式为立井双水平上、下山开拓。装备有主、副进风立井、31回风井3对立井和主副进风斜井、东回风井3对斜井。矿井采用混合式通风，通风方法为抽出式，主副斜井、副立井进风，东风井、31风井回风。
　　三、22011A工作面概况
　　1、工作面布置情况
　　22011A综采工作面上付巷采取沿空掘进的布置方式掘进，U型钢加锚网支护，22011A上付巷位于22001下付巷以南，两者净间隔2m；22011A综采工作面下付巷采用锚网支护，工作面切巷长度为150m；
　　因东皮带大巷从工作面内部穿过，且穿过部分位于煤层顶板中，设计停采线定于下付巷与东皮带大巷相交处。
　　2、工作面地质情况
　　该工作面煤层走向52～190°，倾向142～280°，倾角4～12°，平均倾角8°；煤层厚4.30～16.00m，平均煤厚7.00m；工作面南部发育一小向斜构造，受向斜构造影响，局部煤层底板起伏较大。
　　工作面采用走向长壁后退式开采，一次采全高综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。
　　3、工作面回采情况、配风量及瓦斯情况
　　22011A 工作面2015年5月17日开始回采，截止到2015年9月9日已回采136米。工作面生产期间配风量1018m3/min，正常回采时工作面回风流瓦斯浓度最大为0.3%。
　　四、工作面易自然發火区域划分
　　1、工作面采空区遗留浮煤，工作面下拐头老塘内作为当前重点治理区域；
　　2、工作面上风巷巷道顶部破碎的煤体；
　　3、工作面支架运输巷与切眼之间的三角小煤柱；
　　4、工作面局部顶板破碎区域。
　　五、防止煤层自燃发火工程治理难点
　　1、高温火源位置不明确
　　2015年8月22日，22001A工作面上隅角发现一氧化碳里：8PPm、外：3PPm，随后在工作面停产期间，对工作面及其老巷共布置17个观测点，共检测有9处出现一氧化碳，最高11#测点达到320PPm，煤层自燃蔓延情况、区域不能完全确定。
　　2、工作面采空区周边漏风线路多
　　22011A工作面位于22东翼采区上部，北部为22001工作面采空区，南部为设计的22031工作面、主石门大巷、东翼轨道大巷、东翼皮带大巷、21三条下山，中部为井下炸药库通道、21回风下山、91运输巷，东部为11001工作面、11091、13001条带工作面采空区，西部为设计22011B工作面、11三条上山、西翼皮带大巷、西翼轨道大巷。22011A上付巷位于22001下付巷以南，两者净间隔2m，因东皮带大巷从工作面内部穿过，且穿过部分位于煤层顶板中，为保证回采期间不影响皮带大巷正常使用，所以设计停采线定于下付巷与东皮带大巷相交处。
　　工作面回采范围内老巷共计7条（均回收），平交4条（均回收），上、下付巷距老巷法线最短距离0.9米（11091运输巷）。
　　因此，22011A工作面不仅本煤层存在漏风情况，同时受周围老采空区、老巷道的影响，邻近区域不可避免的要往采空区域内漏风。
　　六、防止煤层自燃发火施工技术方案
　　1、对工作面通风系统进行调整，保证了系统可靠、风量稳定
　　将22011A工作面通风系统调整至东风井，在22011A上支架运输联巷内（靠近11皮带下山侧）设置一道挡风墙，将工作面风量控制在200-250 m3/min之间，每3天安排人员对工作面风量进行测定，上付巷安装风速传感器，定期对风量变化进行分析，发现风量变化较大时及时进行调整。
　　2、对工作面及其周边老巷、密闭等进行封闭
　　1）对工作面切巷及其钻场119米、下隅角向外30m、上隅角向外30m、支架联巷向外30米范围巷道进行喷浆；并对下隅角向外30米、上隅角向外30m、支架联巷向外30米范围巷道进行壁后注浆工作。对支架架间缝隙、后部放煤口、架尾等地点采用黄土掺水泥满抹进行封闭。
　　2）对东翼底板回风联巷150米、东上仓皮带巷漏风段35米、工作面切巷、新做4个钻场，及上、下付巷破碎点120.7米进行喷浆封闭。
　　3）对东翼底板回风联巷、21回风上部密闭、91运输巷密闭、91下付巷、13001下付巷密闭及11道密闭进行充填防火材料及密闭前破碎巷道喷浆工作，并对炸药库进、回风侧三个密闭、东翼底板回风联巷进行壁后注浆加固。
　　3、对工作面采空区压注氮气、三相泡沫、凝胶、黄泥浆
　　1）利用工作面下隅角预埋75mm 管径45米管路，其中花管18米，对采空区进行压注氮气。
　　2）利用工作面下付巷、切巷、上付巷支架联巷所施工的打钻钻场，终孔间距10米，控制工作面架后10-40米范围，上支架联巷、切巷钻场各施工的一个深孔（60米）进行压注三相泡沫。
　　3）安装两台压注凝胶泵，利用工作面预埋管路及注三相泡沫钻孔、在70-100架间施工11个钻孔，并利用浅孔压注凝胶。
　　4）利用压注三相泡沫钻孔及上支架联巷、切巷钻场各施工的一个深孔（60米）对支架上方及架后进行压注黄泥浆混合剂。
　　4、加强了工作面有害气体、深部温度检测
　　1）工作面共设置观测点25个，由救护队每班两次对工作面切巷范围内17个观测点的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、温度、氧气气体进行检查，并向通风调度进行汇报，绘制变化曲线，分析气体情况，判断防火效果；对工作面相关联的密闭墙进行编号，每两天对密闭墙进行一次检查，检查内容：密闭墙内、外的气体情况、密闭墙完好情况、漏风情况等。
　　七、结论
　　通过采取上述措施，22011A工作面煤层自燃发火隐患得到了有效控制，各项防灭火技术的试验、应用，填补了我矿综合防灭火技术的空白，进一步提高了全矿各级人员防治煤层自燃发火工作的意识和技术水平，取得了如下结论：
　　1、三项泡沫、凝胶等防灭火材料在防治煤层自燃发火方面的运用，为防治煤层自然发火找到了一条新途径、新办法，改变了防火形势，完善了工作面长期停产期间防止煤层自燃发火管控措施。
　　2、对工作面切巷及巷道破碎点、密闭等进行喷浆、加固进行是防止采空区漏风的重要途径，是防止采空区煤炭自燃的主要手段。
　　（作者单位：郑州煤电股份有限公司超化煤矿）
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