綜采放頂煤工作面綜合防滅火技術研究與實踐

郭重托　趙文超　王雪寧

摘 要 針對伊犁永寧煤業化工有限公司潘津工業煤礦2204綜放工作面回采期間面臨的采空區遺煤自然發火問題，結合監測監控和現場實測一氧化碳氣體數據等煤層發火跡象分析研究，制定應用了注漿、注氮、減少采空區漏風、浮煤降溫等綜合防滅火技術，現場實踐表明：2204綜放工作面綜合防滅火技術效果良好，回采期間沒有出現煤層自然發火，回風隅角一氧化碳濃度維持在16ppm以下。

關鍵詞 綜采放頂煤；煤層自燃；綜合防滅火技術

中圖分類號 TD7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2015）09-0077-02

1 工作面概況

2204采煤工作面切眼長度為120m，平均走向長度為1200m，煤層厚度3.3～6.5m，平均煤厚5.1m，可采儲量74萬t。煤層結構簡單、賦存穩定，工作面采用下行U型通風，煤層自燃傾向性為自燃，自燃傾向性等級為Ⅱ類。

2 發火重點預防區域分析

1）2204采空區（氧化自燃帶）。根據2202、2203采煤工作面防滅火經驗，2204采空區氧化自燃帶預計在15～30m范圍內，這段采空區內松散的冒落巖石逐漸被壓實，其間的漏風通道減少，漏風量也減少，此時微小的漏風量攜帶著足夠的氧氣供給浮煤，保證了浮煤的氧化，同樣適量的微風不能過多的帶走浮煤氧化所生成的熱量，造成浮煤氧化熱量的不斷積聚，最終發展到煤炭自燃。

2）工作面下隅角。2204工作面下隅角通風不暢，浮煤氧化時產生的熱量積聚，促進浮煤的自燃。同時，由于采煤工作面下隅角靠近巷幫和采空區側，風流經過下端頭時，由于巷道突然垂直拐彎，使靠近巷壁的風速降低，工作面下隅角出現局部渦流和紊流，并在附近出現風流循環流動現象，使采空區和工作面一氧化碳不容易被帶走，從而使下隅角一氧化碳容易產生積聚，致使一氧化碳監控設備超限報警或隅角浮煤氧化自燃。

3 綜合防滅火技術及適用范圍

1）綜合防滅火技術：以注漿、注氮為主，減緩浮煤氧化；減少采空區漏風供氧、降溫等措施為輔，使采空區浮煤溫度降低、缺氧窒息，達到滅火的目的。

2）適用范圍：正常生產的綜采放頂煤工作面。

4 綜合防滅火技術

4.1 注漿、注氮防滅火

1）注漿、注氮要求。通過一氧化碳傳感器或便攜式一氧化碳報警儀對井下工作面、回風隅角及回風流進行監測，發現CO濃度超過0.0015%且呈上升趨勢，溫度升高或工作面發現其它發火征兆時，立即通知施工單位，實施灌漿、注氮防滅火工程。

2）注漿、注氮方法。采用間歇式預埋管路法注漿、注氮。沿2204軌道順槽在采空區分別預先鋪設好1趟2寸注漿管和注氮管，管長度為24m，管道出口5m范圍內每隔1.0m鉆一個直徑為50mm的孔，預埋管一端通采空區，一端接20m～30m長的高壓膠管。隨著工作面的推進，每日早班用絞車逐漸牽引注漿管、注氮管，但需保證管路深入采空區不得少于15m，即隨著工作面推進，間歇式注漿、注氮。

4.2 工作面快速推進防滅火

工作面采取快速推進的方式，有利于防止采空區浮煤自燃。在工作面月推進速度不低于60m/月前提下，此項措施作為2204采煤工作面防治煤層自然發火的主要措施之一。

4.3 減少采空區浮煤防滅火

工作面回采期間，加強對采空區遺煤管理，提高回采率，架間浮煤清理干凈。

4.4 減少采空區漏風防滅火

1）堅持對工作面上下端頭錨索、錨桿托盤拆卸，要求錨桿在切頂線位置處拆卸；若頂板較好時，錨索可以提前在超前支護范圍（工作面煤壁前2根）拆除，確保采空區頂板及時垮落，減少采空區漏風量。

2）要求在工作面上、下端頭各設兩道擋風簾，緊靠切頂柱老塘側一道、回采側一道；工作面每推進5m（頂板沒有及時垮落），在上、下端頭分別用編織袋裝黃土或碎煤矸堆砌封堵墻，墻厚度不小于1.0m，并在墻體表面抹黃泥，減少向采空區漏風。

3）要求在工作面下部吊掛一道導風簾，引導風流進入回風隅角，同時安裝風水引射器，稀釋回風隅角一氧化碳，防止有毒有害氣體超限及熱量積聚。

4.5 浮煤降溫減緩氧化防滅火

采用液壓支架放煤口噴霧對工作面底板遺煤進行濕潤，使采空區浮煤降溫，起到減緩浮煤氧化作用。

5 防滅火技術方案實踐過程

2204工作面自2015年3月26日發現CO濃度突然增高的情況后，當日生產技術科技術人員到現場進行檢查，并對采空區CO濃度進行檢測，檢測出CO濃度402ppm，高濃度的一氧化碳說明采空區浮煤氧化速度較快，有自然發火預兆。根據現場實際情況，3月27日開始采取控風的方法，以降低采空區漏風量，經研究，將工作面上、下端頭吊掛擋風簾，導風簾，但由于生產時人員回柱等操作，造成擋風簾不能保持嚴密，采空區內時有漏風，3月30日中班檢測，回風隅角CO濃度穩定在223ppm，回風流CO濃度11ppm，為防止采空區遺煤自燃，經分析研究，確定造成采空區浮煤發火跡象根本原因是采空區漏風浮煤氧化。

4月1日早班，開始實施采空區黃泥注漿、注氮、利用放煤口噴霧濕潤浮煤、工作面上、下端頭吊掛擋風簾等措施，經過幾天觀察回風隅角與回風流中的CO持續下降，最終回風隅角CO濃度降至16ppm，回風流中的CO濃度持續穩定在0ppm。

6 效果檢驗

4月1日實施了綜合防滅火技術6天以后，回風隅角及回風流中CO濃度不再超限，由于采空區注漿、注氮，上下端頭吊掛擋風簾，在一定程度上增大了工人勞動強度，且工作面下端頭注漿水量大，給生產造成一定影響，施工區隊建議停止注漿、注氮工作，拆除上下端頭擋風簾，為了慎重起見，采取僅停止注漿、注氮工作，一旦CO濃度升高，立即恢復采空區注漿、注氮。4月8日中班采空區停止注漿、注氮工作，4月11日早班，回風隅角的CO濃度上升到112ppm，回風流CO濃度又上升到9ppm，因此，還要堅持采空區注漿、注氮工作，也充分證明了綜合防滅火技術是成功的。

7 需要說明的問題

工作面上、下端頭吊掛擋風簾和導風簾，僅能減少采空區漏風，減緩浮煤氧化，降低一氧化碳濃度，不能改變浮煤著火點的溫度，一旦遇到充足的氧氣，還會死灰復燃。

8 幾點體會

1）防滅火技術方案的制定要科學、慎重，制定的方案一定要堅持實施，一般至少穩定4～6天時間，切忌反反復復，朝令夕改，方案變化過快，容易出現前一個方案實施的效果還沒有湊效時，第二個方案就實施了，可能造成“煤層自然發火跡象得到好轉，卻不能確定是哪個方案起了作用” 的局面，不利于下一步防滅火方案的制定和實施，也不利于防滅火經驗的總結。

2）若工作面頻繁地變化防滅火技術方案，可能會給采空區浮煤自燃造成一定的換氣機會，不利于采空區浮煤自然發火防治。

9 結論

通過對綜放工作面回采期間采空區浮煤氧化產生一氧化碳氣體濃度情況分析可以看出，綜放工作面回采期間需要采取以注漿、注氮為主，以減少采空區漏風供氧、浮煤降溫等措施為輔的綜合防滅火技術，促使采空區溫度降低，減緩采空區浮煤氧化速度，降低一氧化碳氣體濃度，達到防止采空區浮煤自燃發火的目的，保障職工生命安全、身體健康。

參考文獻

[1]陳玉平.綜放采空區防滅火綜合措施研究[J].科技成果管理與研究，2011（6）.

[2]申政.和瑞煤業202綜放工作面采空區防滅火技術研究[J].科技資訊，2013（32）.