花家湖礦111310炮采面綜合防滅火技術研究與應用

摘 要：該文介紹了花家湖煤礦111310炮采工作面回采期間受煤層自燃發火因素影響，而采取具體有實效的措施，采用采空區埋管灌漿、高冒點注氮及注凝膠、風巷高位鉆場打鉆灌漿等綜合防滅火措施防治煤層自燃的過程。

關鍵詞：炮采面 放頂煤 防治煤層自燃 綜合防滅火措施

中圖分類號：TD75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-01

花家湖煤礦位于安徽省淮南境內，礦井設計生產能力為300萬 t/a，1996年10月正式投產，煤層具有爆炸性和自燃發火傾向性，礦井自投產以來，巷道頂煤及回采過程中煤層自燃事故頻繁發生，為此，解決回采工作面煤層自燃發火問題又將是一項重大的技術難題。

111310工作面開采煤層為13-1煤層，回采方式為懸移支架放頂煤開采，該煤層屬松軟厚煤層，煤層具有低溫氧化特性，屬易自燃發火煤層，自然發火期為1～3個月，13-1煤層厚度較穩定，煤厚5.3～13.4 m，平均厚約7.5 m。111310機、風巷掘進為跟13-1煤層底板掘進，巷道為煤頂，施工過程中巷道曾出現多處高冒點。

1 炮采面回采期間具有特點

（1）采空區不僅在底板而且在立體空間有殘留煤炭存在，其遺煤量比其它采煤方法多，為采空區煤炭自燃創造了關鍵的條件。（2）炮采面推進度較慢，回采時間相對較長，易滿足煤炭氧化自燃所需的時間。（3）由于放頂煤不能完全放盡，造成部分頂煤遺留在采空區，破碎頂煤氧化自熱靠注氮、灌漿等常規辦法難以解決。（4）因漏風的存在，堆積遺煤有連續的通風供氧條件。綜上所述，111310炮采面在回采期間將面臨著采空區遺煤自燃和頂煤自燃的雙重威脅，如果不采取措施或采取措施不當，回采期間勢必會發生煤炭自燃發火現象。

2 綜合防滅火措施及實施

2.1 防滅火預測預報措施

（1）111310工作面機、風巷高冒點安排專職防火觀測工進行防火觀測，加強對111310面抽排管路CO檢查，并取樣分析。（2）巷頂表面溫度比巷道風流中溫度高出2 ℃時，必須進行搗孔觀測，孔深不低于1 m。（3）嚴格按照安全監控布置表安設一氧化碳、溫度傳感器，密切注意傳感器檢測數據變化情況。（4）束管監控系統：工作面回采前在111310風、機巷各布置一路Ф8 mm監測束管，沿上幫鋪設至工作面上、下隅角，直至進入采空區，在進入采空區前，采用Ф4分鐵管加以保護。

2.2 采空區防滅火措施

2.2.1 注氮措施

根據工作面實際情況，對工作面采空區及機、風巷異常高冒點采取持續注氮措施，惰化采空區及高冒點氣體，注入的氮氣濃度不得低于97%。

工作面在回采之前，在下隅角處預埋一趟Ф108 mm，長12 m的注氮管路，預埋注氮管超前主管路12 m。工作面回采后，當主管路出口進入采空區12 m后，打開主管路閘閥，主管路開始注氮。

當預埋管路進入采空區12 m后，打開預埋管路閘閥，關閉主管路閘閥，同時在下隅角斷開主注氮管路，當主管路出口進入采空區12 m后，再恢復主管路注氮，如此類推，確保氮氣釋放點在采空區12～24 m范圍內持續注氮。

2.2.2 采空區灌漿措施

（1）工作面采取隨采隨灌措施。

（2）灌漿管路連接：111310風巷布置一趟Ф108 mm灌漿管，接至111310面上隅角，回采后進入采空區。當灌漿管出口進入采空區20 m后即開始灌漿至進入采空區30 m止。工作面上隅角灌漿管路由采煤隊負責每5天外移一次，但必須保證埋入采空區深度不少于20 m，以防漏漿。灌漿期間，采煤隊應做好工作面下出口疏放水工作。

（3）當111310面處于俯采，在俯采狀態下容易造成工作面漏漿增加灌漿難度，111310面在采取隨采隨灌時控制灌漿量，在灌漿量不足的情況下，由注凝膠來補充。

2.2.3 注凝膠措施

使用QZB-50/60雙液注漿泵

（1）111310機巷、風巷頂板高冒點在注氮措施無法有效控制火災隱患的情況下，必須及時采取注凝膠充填措施。超前工作面200 m對高冒點注滿注實，防止高冒點進入采空區。（2）掌握注膠區段高冒點范圍、溫度和氣體狀況。注膠時，應掌握搗孔的角度和深度，注膠出現淋漏時要立即采取堵漏措施。

2.2.4 風巷高位鉆場灌漿措施

為有效防止采空區頂部遺煤自燃發火，注氮及注漿等措施難以防治采空區頂煤自燃發火，采用在工作面高位瓦斯鉆場內設計補打兩個鉆孔到采空區頂部，利用高位鉆孔對采空區進行灌漿，灌漿方式由采空區頂板向下灌漿，解決了工作面埋管灌漿不能覆蓋整個工作面的缺陷，從而有效防止頂煤自燃。

連接管路：將風巷原有Ф108 mm灌漿管路加設三通和閘閥，連接管路至風巷高位鉆場鉆場平臺處，通過變徑接頭，用Ф50 mm高壓軟管將灌漿管和防火灌漿鉆孔相連接，進行灌漿。

2.2.5 灑防滅火阻化劑措施

當工作面局部CO超過200 PPm時，針對工作面局部采取撒漿措施。

若工作面停止推進時，對整個工作面采空區側進行撒漿。撒漿前由采煤隊在工作面上出口對灌漿管路接一節長0.5 m、Ф50 mm鋼管并安設三通閘閥，自工作面上口鋪一趟Ф1英寸的高壓軟管至工作面下口，并與三通管合茬。

2.2.6 減少工作面漏風措施

111310工作面距111308采空區較近，為了減少工作面向采空區漏風，每圓班由炮采隊用阻燃抗靜電編織袋裝煤設成擋墻，墻體縫隙用黃泥封堵嚴實，擋墻不準拆除，并且工作面每推進10 m由采煤隊在工作面上、下隅角各施工一道黃泥墻，黃泥墻厚不小于0.6 m，確保封閉墻嚴密不漏氣，黃泥墻不準拆除。

2.2.7 設置防火墻基礎

回采前在111310面機、風巷口向內不小于5 m處設置防火墻基礎。考慮巷道壓力影響，只施工底部基礎。底部基礎分別嵌入兩幫不小于0.7 m，巷底深不小于0.5 m，厚度為1 m。

備足機巷、風巷防火墻構筑需用的瓦石、黃沙等材料，一旦工作面防火需要，能迅速施工防火墻。

3 結語

（1）對于易自燃煤層的炮采放頂煤工作面，在巷道布置時要盡量減少進風側漏風源和回風側漏風匯的個數；回采期間要盡量減少漏風源處的漏風量，這對易自燃煤層的防滅火工作是至關重要的。

（2）對于沿煤層底板采用放頂煤回采的工作面，采空區丟底煤或頂部遺煤是防滅火的重點，因丟底煤或頂煤未放盡，形成遺煤，因該區煤層蔬松，供氧充足，蓄熱條件好，極易自燃。

（3）回采時防治預留頂煤自燃最有效的方法是利用高位鉆場施工高位鉆孔連管進行注漿。該法可以有效防止采空區頂煤煤層自燃，采用頂部向下進行灌漿方式，做到全面灌漿，有效防止煤層自燃。