潘一礦11317工作面自然發火綜合防治技術實踐

趙紹杰，楊 偉

（1.淮南礦業集團潘一礦，安徽 淮南 232001，2 勘探工程處潘一東項目部，安徽 淮南 232001）

潘一礦11317工作面自然發火綜合防治技術實踐

趙紹杰1，楊 偉2

（1.淮南礦業集團潘一礦，安徽 淮南 232001，2 勘探工程處潘一東項目部，安徽 淮南 232001）

以潘一礦11317綜采工作面為研究對象，較為全面地分析了11317工作面初采時CO上升的原因，同時根據礦井實際情況，采取上隅角埋管灌漿、工作面鉆孔注漿及采空區注氮等切實有效的防治措施，以較小的投入達到了礦井防滅火的目的，取得了可觀的經濟效益，為嚴重自燃煤層綜采工作面防治自然發火提供了參考依據。

自然發火；鉆孔；綜合防治

DO I：10.3969/j.issn.1671-4733.2010.02.10

一 概述

11317工作面是潘一礦B組煤首采面，也是B組煤上保護層開采面，位于該礦東一采區一水平，該面西鄰8-6煤上山，東鄰F5逆斷層，南北方均為7-1煤未采塊段，正上方為11318工作面；工作面標高-444～-540m，煤層傾角平均23°，走向長833m，傾斜寬200m，面積16.66×104m2，煤層平均厚2.3m，可采儲量38.8萬t。煤層具有爆炸危險性和自然發火性，爆炸指數37％～40％。

煤層瓦斯含量為6.73～9m3/t，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤方法，全部垮落法管理頂板，采用皮帶機順槽進風，軌道順槽回風的U型通風方式通風；采用尾抽巷、上隅角埋管、底抽巷聯合抽采方式綜合治理該面瓦斯。

11317工作面于2007年11月5日進行回采，配風量1 806m3/min。2007年12月1日工作面上隅角抽采管內出現CO，濃度為5ppm并呈上升趨勢，出現CO后經過普查確認自然發火點位于距皮帶機順槽115m液壓支架后上方的采空區，該處CO濃度由2007年12月2日的50ppm急劇上升到12月8日的160ppm，已經嚴重影響到工作面的安全生產。

二 采空區CO成因分析

一是煤機與液壓支架不配套、工作面推進速度緩慢，頂煤回采率低，采空區遺煤較多并呈破碎狀態堆積，為自燃發火提供了物質條件。

二是7-1煤本身具有自燃傾向性，在常溫下有較強的氧化活性，由于礦井地溫較高，采空區遺煤在低溫下氧化放熱來不及散發，煤溫逐漸升高，產生一定量的CO，此時煤炭自燃過程由潛伏期轉為自熱期，采空區內CO主要來源于地溫下的低溫氧化。

三是該面采用后退式回采、折返式通風，使采空區形成小的并聯通風系統，同時因該面為8煤的保護層工作面，瓦斯涌出量較大，為解決工作面瓦斯問題，之前采取了進一步加大配風量、加強采空區抽采等措施，造成采空區漏風增大，是造成采空區遺煤自燃的主要原因。

三 綜合防治措施

1 注漿抑制

打鉆注漿。根據現場情況及發火點位置，在工作面距皮帶機順槽117m處做鉆場向液壓支架后采空區打鉆注漿，處理高溫點，鉆孔布置如圖1所示。

鉆孔采用ZY-650鉆機施工，孔徑為75mm，孔深14～40m之間，終孔位于煤層頂板上方10m，孔底間距7～10m，傾角+0°～+44°之間，孔內全程下Φ38mm的鋼管，鉆孔參數見表1。

表1 鉆孔施工參數表

圖1 11317工作面鉆孔布置圖

地面灌漿。利用現有的地面灌漿防滅火系統，用自動配比給粒器按比例往地面灌漿池出漿口添加XK2-PR稠化劑，通過灌漿管路運送到井下用漿地點，再壓注到火區。

2 采空區注氮

利用地面KYZD-800篩式注氮機對采空區進行連續性注氮，注氮量為64m3/min，以降低采空區氧含量，增加采空區內部壓力減少向采空區漏風量。

以往的埋管注氮方法是沿工作面進風順槽巷道下幫鋪一根注氮管路，管路上每隔一定距離留一個三通作為氮氣釋放口，氮氣釋放口在埋入采空區之前打開，以備注氮。這種注氮方法簡單易行，但無法對管路上的氮氣釋放口進行控制。注氮量只能按埋入采空區內的各釋放口的阻力大小自由分配，而不能集中注入到所需惰化的隱患位置。因此在該面回采前，礦在使用埋管注氮工藝時，對氮氣釋放口的控制作了研究，確定了“主管-分支管路注氮埋管”注氮工藝，即注氮支管預先由進風順槽埋入采空區，前端接連0.5m左右的堵頭花管，花管斜向上指向采空區，并用木垛加以保護，以免堵塞注氮口。每個氮氣釋放口均與一根注氮支管連接，氮氣釋放口進入采空區窒息帶不需注氮時，切斷該支管與注氮主管路的聯系。每個注氮支管與主管路之間用三通連接，若要考察每個支管的注氮量，還應安裝流量計。當工作面推過30m（即氮氣釋放口間距），埋入下一個注氮釋放口及支管，以此類推，其注氮管路布置如圖2所示。當一個氮氣釋放口進入窒息帶停止注氮時，其外部與主管路連接處的三通、控制閥、流量計及一段主管可回收。

3 減少工作面風量

11317綜采工作面風量是以正常回采期間瓦斯涌出量配給的，而防火需風量與防瓦斯需風量的要求正好相反，風量過大會使采空區漏風增大，影響采空區窒息及注氮效果，通過對CO變化情況的觀測最終將工作面的風量降為820m3/min。

4 停止抽采瓦斯

為避免抽采負壓對煤層和采空區的影響，減少采空區的漏風供氧，造成遺煤氧化生熱，對11317工作面的抽采系統進行停抽，處理自然發火隱患。

圖2 主管—分支管路注氮管路布置示意圖

四 結論

通過采取綜合防滅火措施。CO濃度明顯下降，如圖3所示。自然發火隱患得到消除，該面可繼續安全生產，避免了對工作面的封閉，創造了可觀的經濟效益，節約了國家的煤炭資源。

圖3 11317工作面CO變化曲線圖

采用鉆孔注漿能夠確保漿液直達高溫點，避免了以往插管因難以達到高溫點而影響漿液降溫隔絕效果。

依靠礦井已有系統，達到高效、安全、經濟防滅火的目的。以往使用的化學滅火材料一般昂貴且具毒性，對工作人員安全防護要求高，使用量大時會出現熏人事故。

防治自然發火工作貫穿于生產全過程，礦井防火方面必須做到：預測預報準確、措施及時有效、綜合治理，全力保障。

［1］李舒伶，任志玲.采場自然發火預測理論研究［M］.北京：煤炭工業出版社.1998.

［2］許滿貴，徐精彩，文虎，等.煤礦內因火災防治技術研究現狀［J］.西安科技學院學報，2001，21（1）：4-8.

［3］管海燕，馮亨特倫.中國北方地區煤層自燃環境調查與研究［M］.北京：煤炭工業出版社.1998.

［4］張國樞.通風安全學［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2004.

TD75+2

B

1671-4733（2010）02-0037-02

2010-06-05

趙紹杰（1982-），男，湖南張家界人，助理工程師，從事煤礦瓦斯治理工作，電話：13515541526。