東山煤礦綜放面支架頂煤自燃火災治理技術

侯敬平

（1.中國礦業大學，江蘇 徐州221008；2.太原東山煤礦有限責任公司，山西 太原 030043）

東山煤礦綜放面支架頂煤自燃火災治理技術

侯敬平1,2

（1.中國礦業大學，江蘇 徐州221008；2.太原東山煤礦有限責任公司，山西 太原 030043）

根據東山煤礦71505綜放面的特征現狀及停采撤架前出現的支架破碎頂煤自燃火災，通過采用打鉆壓注高分子膠體及粉煤灰膠體材料的綜合滅火技術，并在整個滅火過程中加強跟蹤監測。監測結果表明：經過7d時間的滅火后，CO不再出現，所采取的綜合滅火技術是科學有效的，在相似條件的工作面具有一定的參考價值。

綜放面；頂煤；高分子膠體；自燃；治理技術

1 概況

東山煤礦七采區71505綜放面東側為71503工作面，西側為71507工作面，兩工作面均未采掘，南側為井田邊界，北側為采區巷道及五采區。煤層賦存較為穩定，據礦井308、318、313號鉆孔揭示，15號煤層最大厚度為7.06m，最小厚度為5.85m，平均6.49m；煤層傾角8°～22°，平均10°，采深294.12～312.16m，平均301.19m。15號煤層七采區屬低瓦斯區，煤層具有弱爆性，屬容易自燃煤層，發火期為12個月左右。礦井生產實踐表明屬正常地溫、地壓區。

71505 綜放工作面長度為145m，沿走向推進長度650m，機采高度為2.5m，放頂煤高度為3.99 m，即采放比為1:1.6。采煤機的截深為600mm，放煤步距為1.2m。工作面回采巷道布置采用“一進一回”的兩巷布置方式，其中進風巷作運輸順槽，回風巷作軌道順槽，兩條巷道均沿15號煤層底板掘進，沿煤層走向布置。運輸順槽、軌道順槽及工作面切眼均采用錨、網、索、鋼帶聯合支護的支護形式，矩形斷面。

2 工作面發火經過及原因分析

2009年6月1日前后71505工作面停止推進，開始停采撤架前期工作，20日上午在80～85號架間后尾板附近陸續發現3處明火，立即用水將明火處理，并同時打鉆孔注高分子膠體滅火材料[1]，注入膠體后從架后煤體淋出的水溫約50oC，有較大量水蒸汽及CO氣體從架上涌出，繼續打鉆孔注膠至21日上午，沒有發現明火，但80～87號架后高溫仍大面積存在。

根據徐精彩教授的煤自燃危險區域判定理論[2]，綜放面由于開采工藝而導致采空區遺煤較多，順槽及支架頂煤較為破碎，因此自燃隱患重點區域（見圖1）為：工作面上、下隅角；工作面停放線至架后浮煤；支架頂部煤體破碎區域。

圖1 71505綜放面頂煤破碎區域示意圖

由于工作面停采，支架頂部煤體較為破碎，氧氣充足，從而煤體氧化升溫得以繼續，加之工作面撤架持續時間長，這就為綜放面頂部破碎煤體自燃創造了條件。

3 治理技術措施

3.1 鉆孔布置

工作面鉆孔布置見圖2和圖3，在67～97號架中部孔每個架間施工一個，長度以進入煤體2根鉆桿（2.4m）為宜；上部孔在67～97號架區間每隔兩到三架施工一個，1～66號架區間每隔7～8架施工一個，長度以進入煤體5根鉆桿（6m）為宜；下部孔利用現成已施工好。

圖2 71505工作面鉆孔布置示意圖

圖3 鉆孔布置剖面圖

3.2 注膠施工

中部孔先以注高分子膠為主，多次注膠每次50～60m3左右，以流出膠體后轉注其它孔為依據，確認煤體溫度降下來后可注粉煤灰膠體[3,4]，以粉煤灰膠體注不進去或流出為停注依據；67～97號架區間上部孔單次較大量注高分子膠體，在確認鉆孔控制范圍內煤體溫度降到一定程度后注粉煤灰膠體約40m3；1～66號架區間上部孔以注高分子膠體為主，在有條件或需要時注粉煤灰膠體。

3.3 工作面后部淺部煤體高溫、明火滅火方案

用水控制火勢：一旦發現高溫或明火點，立即用水直接撲滅表面明火，用適量的水流沖刷明火周邊的煤體，以不沖掉煤體為宜（不適用于頂板），緩慢向明火靠近，快慢以不用水直接噴射明火為度，等明火消失后大量較長時間用水沖刷原明火點上部煤體，也可把水管插入煤體進行灌注，但范圍要大一些。切不可用水管向明火直接噴射。

用滅火膠控制火勢：膠體調好后可直接向明火點噴射、噴灑，也可把膠管直接插入明火點中心灌注。用膠體直接滅火時應加強周圍氣體的檢測。

若工作面自燃火災難以控制時，應立即斷電、撤人，關閉防火門，建立臨時密閉，制定并實施相應的滅火啟封方案。

3.4 測點布置

工作面布設固定測點并及時進行觀測，在條件允許的情況下把危險區及可疑區布置到位，給每個測點編號，布點示意圖見圖4。整個監測過程須做到“四定”，即定人、定地點、定時、定儀器。人工觀測參數主要有工作面風量、O2、CO、CO2、H2S及CH4濃度、溫度，各項指標每天檢測，時間為2：00、6：00、10：00、14：00、18：00、22：00，檢測人員每兩人一班，跟班檢測，帶兩套儀器互相校正核對，各項指標按全部認真檢測。

圖4 71505工作面停采期間火災監測布點示意圖

4 效果分析

整個滅火過程從2009年6月18日開始，至6月24日結束，通過布置鉆孔，初期壓注高分子膠體，在CO降到500ppm左右時，改為壓注粉煤灰膠體。在21日0點班檢測發現，87號架后各種氣體指標很高，有向下隅角延伸的跡象，57號架后氣體較為理想，各氣體指標均不高，表明工作面中部著火跡象并不明顯。至24日后，停采面CO氣體不再出現，表明71505停采面頂部破碎煤體自燃火災已被撲滅。

[1]徐精彩,張辛亥,文虎,鄧軍.煤層自燃膠體防滅火理論與技術[M].北京：煤炭工業出版社,2003.

[2]徐精彩.煤自燃危險區域判定理論[M].北京：煤炭工業出版社,2001.

[3]肖旸,翟小偉,鄧軍.綜放面回采期間過舊巷膠體防滅火技術[J].礦業安全與環保,2005,32（4）:54-55,71.

[4]徐精彩,張辛亥,文虎,劉彥斌.膠體防滅火技術在陽泉二礦的應用[J].礦業安全與環保,1999,2:43-44.

Control Technology of Top Coal Spontaneous Combustion at Fully-Mechanized Working Face Support in Dongshan Mine

Hou Jing-ping1，2
（1.China University of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu221008；2.Taiyuan Dongshan Coal Ltd.Co.,Taiyuan Shanxi,030043）

According to the characteristics of spontaneous combustion in fragmentary support top coal before removing support because of mining cease at No.71505 fully-mechanized face in DongShan mine, we used a complex extinguishing technology by boring and injecting macromolecule gel and fly-ash compound gel.In the process of fire fighting,monitoring was enhanced.The results indicate that CO no longer appears after7 days of fire fighting.Therefore the integrated extinguishing technology is scientific and effective,and has reference value for the working faces with the similar condition.

fully-mechanized faces;top coal;macromolecule gel,spontaneous combustion,control technology

TD75+2.2

A

1672-5050（2010）03-0057-03

2009-11-18

侯敬平（1965—），男，山西交口人，在讀工程碩士，工程師，從事煤礦生產機電管理工作。

劉新光