沿空巷道掘进期间瓦斯及自然发火防治技术

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　　摘 要：口孜东矿121302工作面风巷沿121303工作面采空区掘进，距离121303工作面采空区最近距离约20m，存在出现瓦斯超限、自然发火事故的隐患，通过采取加强瓦斯抽采、预测预报、加固堵漏等有效措施，实现了掘进期间的瓦斯及防火安全管理。
　　关键词：沿空掘巷;瓦斯;防灭火
　　中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0190-02
　　1 概况
　　（1）121302工作面位于口孜东矿一水平（-967m）西翼采区，是西翼采区13-1煤层第四个综采工作面，该面风巷沿121303工作面采空区掘进，距离121303工作面采空区最近距离约20m，沿采空区掘进期间需加强瓦斯及防火安全管理，防止出现瓦斯超限、自然发火事故。
　　（2）根据邻近111304工作面实测最大瓦斯含量2.8m3/t、121301工作面在相同标高实测瓦斯含量在3.8m3/t及中煤科工集团重庆研究院对13-1煤层瓦斯地质研究结论，预计121302风巷瓦斯含量在3.75-4.1m3/t，综合考虑该面瓦斯含量预计在3.8m3/t，预计121302风巷掘进期间瓦斯涌出量不大于2m3/min。
　　（3）根据中煤科工集团重庆研究院提交《国投新集能源股份有限公司口孜东矿13-1煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》结论：口孜东煤矿一水平中央区（F5断层与F12-1断层间、-980m水平以上至煤层露头范围）13-1煤层为非突出煤层，该区域13-1煤层为非突出煤层。
　　（4）根据“安徽兴安矿用安全产品检验站”的鉴定资料，13-1煤尘具有爆炸性。其水分Mad为2.27%，灰分Aad为  26.06%，挥发份Vdaf为41.36%，火焰长度为50mm，抑制煤尘爆炸最低岩粉量为60%，煤尘爆炸指数57.71%。
　　（5）根据中煤科工集团重庆研究院提交的《口孜东矿13-1煤层自燃发火标志气体研究报告》，中央采区内13-1煤自燃倾向性等级为Ⅰ类，自燃倾向性为容易自燃，最短自然发火期为36天。
　　（6）121302工作面风巷掘进期间采用压入式通风，选用一套FBD№7.1/2×45低噪音对旋局扇供风可满足需要，1台使用1台备用，选用一路Φ800mm风筒供风。
　　2 瓦斯治理方法
　　（1）根据121302工作面瓦斯赋存情况及邻近面121303工作面回采情况，121302工作面风巷掘进时主要采取风排瓦斯和抽采瓦斯两种瓦斯治理措施。风排瓦斯方式为掘进期间局扇风筒供风，稀释并带走工作面涌出的瓦斯。
　　（2）掘进期间瓦斯采取预抽措施，必须建立完善的瓦斯抽采系统，顺层抽采系统为：121302工作面风巷顺层钻孔→121302工作面风巷（Φ325mm）→121303工作面风巷外段（Φ325mm）→西翼回风大巷（一）西段 （Ф529×9mm）→西翼回风大巷（一）东段（Ф630×10mm）→中央回风井（Ф630×10mm）→地面永久瓦斯抽采泵站（Ф630×10mm）。
　　（3）顺层钻孔设计长度：13-1煤层在该区域已鉴定为非突出煤层，煤层较为松软，考虑到钻机能力（在13-1煤层中施工深度在125m左右）及施工技术水平，以及顺层钻孔仰角钻孔与俯角钻孔施工的差异，其次是降低工作面回采时瓦斯涌出量，综合考虑各种因素，因此121302工作面顺层钻孔设计中，在工作面风、机巷巷帮平行施工顺层钻孔，风、机巷按长度122m设计，每个钻孔开孔及终孔间距均为8m。顺层钻孔布置能够满足煤层采前预抽需要。原则上钻孔严格按设计施工，但根据钻孔施工实际情况可适当进行调整，开孔位置与设计相差不大于0.1m，倾角、方位角与设计相差不大于1°。
　　（4）顺层钻孔设计个数：121302工作面顺层钻孔设计，顺层钻孔预抽时间不低于30天，取终孔间距8m，121302工作面风巷在停采线向南1.68m设计第一个钻孔，以后每隔8m设计一个，风巷设计121个，工程量14762m。
　　3 自然发火防治技术
　　3.1 预测预报
　　（1）掘进期间防火工应加强防火普查工作，对煤巷内观测点每周进行一次观测，所有普查点以检查CO、CO2、CH4气体浓度和温度为主，发现异常情况时，必须取样进行化验分析。对人工检测或取样分析存在CO气体的点要进行跟踪观测，CO浓度持续增大时，应采取针对性措施处理，消除自燃发火隐患。
　　（2）重点对隐患区要多布孔，人工捣孔困难时，由施工单位负责采用风煤钻打眼布孔，孔深不低于2m，煤柱观测点和临近采空区闭墙每周循环检查，重点检查气体成分变化及压差变化情况出现发火隐患的地点每圆班检查1次。
　　（3）做好煤柱压力变化预测预报工作，一旦发现煤柱顶部或帮部来压变形时，施工单位在沿煤柱侧施工木点柱进行临时支护，增加煤柱抗压性，并对隐患处采取喷浆措施进行固帮护顶。
　　3.2 煤柱观测孔布置
　　（1）掘进期间抽排区需在临近121303工作面采空区煤柱宽度小于或等于20m的區段内，联系施工队伍每隔100m布置一个观测孔（孔深8m），其中每个孔观测孔间距可根据实际煤层结构状况进行调整，观测孔布置在煤层中。
　　（2）若需打透煤柱对121303工作面采空区进行气体观测时，则必须在观测管上安设控制压差计。探孔施工时，施工人员要在探孔附近下风侧悬挂CO和CH4便携仪。在施工过程中，若探孔向外出气，CO或CH4气体报警时，施工人员必须停止打孔，并立即对探孔进行封堵，防止有毒有害气体窜入巷道风流中。若在施工过程中锚索打透煤柱，必须立即采取措施对透孔处进行封孔或者喷浆，坚决杜绝形成漏风通道。
　　3.3 加固措施
　　掘进期间可根据煤柱受压或钻孔施工预留煤柱裂隙产生情况，决定是否对煤柱注凝胶或加固材料加固和堵漏。 　　3.4 监测监控措施
　　（1）利用121302风巷回风CO传感器，对工作面回风流CO浓度进行连续监测，当CO浓度超过24ppm时，必须立即向矿调度汇报，并查明原因，采取相应措施处理。
　　（2）监测队负责工作面回风CO传感器的维护，每十五天至少进行一次调校。
　　3.5 喷浆堵漏措施
　　掘进期间，由施工单位对121302工作面风巷沿空侧煤柱进行喷浆，喷浆范围覆盖巷道左肩窝至整个采空区侧巷帮，喷浆厚度不低于100mm，喷浆滞后迎头不得超过100m。
　　4 瓦斯及防灭火防治管理措施
　　（1）掘进期间同时进行瓦斯治理及观测孔的施工。
　　（2）掘进期间过断层处、破碎带，施工单位必须及时提前采取喷浆等措施进行处理，防止形成漏风通道。
　　（3）沿空煤柱出现CO或温度异常等自然发火隐患，必须立即对隐患点及其前后30m范围内沿空侧巷帮进行喷注，并对相邻采空区采取注浆（注氮）等措施，及时消除发火隐患。
　　（4）防火观测所布置的未透采空区观测孔深入煤柱内在6m-8m之间，距巷道底板高度在1m-2m之间，所有观测孔采用6分捣管并进行封孔，封孔距离距孔口不低于300mm，观测捣管外漏不得超过300mm，每根观测管必须在孔口處安设控制闸阀或束结堵头，透煤柱对121303工作面采空区进行气体观测时，则必须在观测管上安设控制闸阀。
　　（5）防火观测所有观测点必须进行挂牌管理，防火工要定期测定观测点内CO、CH4、CO2等气体浓度和温度，所有观测数据必须有记录台账;所有观测点，平时处于关闭状;所有观测孔采用人工捣孔进行布置，捣孔困难时，可采用风煤钻进行打孔作业。
　　（6）过断层前，施工单位应先施工探眼，探明断层具体位置;断层时，施工单位应提前编制好施工安全技术措施，加强顶板管理，防止出现高冒;过断层后，施工单位应配合地测科将断层位置标记清楚，由防火队根据现场情况安设捣杆进行防火观测，安设捣杆时严禁空顶作业;过断层处，施工单位必须对过断层处前后10m范围内进行全断面喷浆，喷浆质量符合要求。
　　（7）掘巷期间视工作面情况对121303采空区进行灌浆，出现异常时每天对采空区进行灌浆。
　　（8）加强瓦斯抽放及防灭火灌浆管路巡查，每天安排专人对瓦斯抽放及灌浆系统管路检查，确保瓦斯抽采系统、灌浆系统稳定运行。
　　5 结语
　　通过采取加强瓦斯抽采、预测预报、加固堵漏等有效措施，实现了沿空巷道掘进期间的瓦斯及防火安全管理，对类似条件下巷道安全施工有一定的参考价值。
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