礦井大采高工作面停采回撤期間防滅火技術研究

景長寶，陳足章，王 飛

（1.山東能源淄礦集團公司通風處，山東 淄博 255120；2.陜西長武亭南煤業公司通防科，陜西 咸陽 713602）

礦井大采高工作面停采回撤期間防滅火技術研究

景長寶1，陳足章2，王 飛2

（1.山東能源淄礦集團公司通風處，山東 淄博 255120；2.陜西長武亭南煤業公司通防科，陜西 咸陽 713602）

在煤礦生產過程中，隨著機械化程度的提高，近幾年大采高采煤工藝得到推廣，因一次推采、產量高而帶來了許多自然發火防治的新課題。本文重點分析了大采高工作面停采后煤炭自然發火的原因和應采取的針對性防治技術。

大采高工作面；回撤期間；防滅火

1 概述

亭南礦井位于陜西省咸陽市長武縣境內、彬長礦區中部。礦井年生產能力300萬噸/年，為高瓦斯礦井，主采4號煤層。204采煤工作面是二盤區第二個工作面，第一個采用大采高采煤工藝的工作面，工作面采用傾斜長壁綜合機械化后退式采煤法回采，全部垮落法管理頂板，一次采全高6m，推進長度為2150m，工作面長度200m，煤層平均厚度19.1m，工作面設計采厚6m。煤塵具有爆炸危險性，屬自燃煤層，發火期約39～46天。

在工作面停采回撤期間，煤炭自燃事故屢有發生。在收面拆除設備期間，工作面停止推進，時間超過煤炭最短發火期，而且支架上方的煤炭和支架后方采空區的浮煤，在相對靜態的狀態下得到充分的氧氣供給和有良好的蓄熱環境。因此，煤炭自然發火的可能性大大增加。

2 大采高工作面停采后，煤炭自燃原因分析

對大采高工作面停采后，火災事故的現場進行考察、分析，造成自然發火頻繁的原因如下：

（1）由于是近水平開采，有時還處于俯采狀態，對于原有的最有效的注漿防火措施不僅很難起到作用，而且注漿還增加了工作面上的水量，增加了撤支架的難度，延長了撤面時間；

（2）撤面之前采高逐漸降低至4m，導致大約有2m的頂煤遺留在采空區，遺留的頂煤增加了發火幾率；

（3）因為要進行大采高開采，所以要選用大支架，其設備笨重，回撤速度慢，增加了防火難度；

（4）當工作面的支架開始拆除后，架頂煤炭隨之冒落，堵塞或縮小了原有的通風斷面，局部阻力加大，迫使工作面的進風流向采空區深部擴散，增大了工作面下半部采空區的漏風寬度，因此，在工作面支架拆除過程當中，工作面下半部從停采線至采空區50m范圍內的遺留煤炭最易發生自燃。

根據以上分析，對204工作面進行回采工藝改進，采用相應的安全、技術措施控制煤炭的自然發火。

3 停采回撤期間煤炭自然發火的防治

3.1 設計停采段仰采工藝

在工作面設計時將停采段抬高標高，使停采線高于正常回采標高5～10m，使面在接近停采線50m時處于仰采狀態，以便有利于注漿防火措施的落實。

3.2 及時調整通風系統，降低工作面采空區漏風

工作面停采后，瓦斯涌出量較小，工作面配風量可降低至生產期間的65%左右。工作面封閉后，通過縮小204回風順槽調節風門及204回風順槽調節風門的調節風窗降低204面密閉外留有巷道的用風量，減少采空區漏風量。

上下兩巷道因支護原因在回采過程中冒落不實，特別是采用錨網、錨索支護形式的巷道，回采冒落滯后，使采空區的漏風深度加大。采取在工作面上、下隅角構筑全斷面防火墻，堵漏風措施，并在墻面噴涂凝膠或用黃泥摸面處理后注入高分子膠體防火材料。當上下隅角建墻后，有效封堵了因兩巷造成的漏風，起到了縮小采空區漏風寬度的作用。其次，在工作面前每隔1m打木垛加強頂板支護，這樣既可以防止撤架后頂板冒落、堵塞造成風流串入工作面后部，造成風流把采空區內的瓦斯的帶出，發生瓦斯事故，又可以增加工作面前的風量而減少串入工作面后采空區的風量，降低了漏風寬度，從而降低了“氧化帶”的寬度。

3.3 注膠防火

工作面停采前，為了撤面需要在頂板鋪設頂網，兜住碎煤，這些遺留在采空區內的煤極易氧化發熱。為了防止遺煤自燃，在工作面停采撤架前，用快速防滅火鉆機，自工作面前或架間向工作面后上部采空區打鉆孔注高分子膠體。鉆孔終孔位于工作面尾梁后3～4m，煤層頂板以上2m左右。工作面進、回風隅角各打一端頭注膠孔，鉆孔間距為10m左右，鉆孔個數21個，孔徑Φ50mm。端頭鉆孔注膠約100m3，其它每個鉆孔注膠量為40m3。通過注膠孔對采空區進行輪流注膠。

其次，為了防止支架尾部頂煤自燃，從支架間向后上部插花管注高分子膠體，花管深入采空區2m左右，注膠量以注滿溢出鉆孔為止。

3.4 及時封閉并置換采空區氧氣

工作面回撤完畢后，在204運輸順槽2#聯絡巷以里、回風順槽1#聯絡巷以里分別構筑一道厚度不低于1.5m的防火密閉墻（密閉墻里、外為磚墻，中間充填黃土），構筑密閉墻時，2道墻必須同時封口。封閉后，通過注漿管路大流量注漿，通過注氮管路注氮氣和液態二氧化碳，通過高抽巷瓦斯抽放管路抽出采空區的氧氣，使采空區內遺留的氧氣在最短時間內用惰氣置換出來。通過預埋采空區束管取氣樣色譜分析，直至采空區氧氣濃度在5%以下后，停止置換工作。密閉墻位置。

3.5 強化預測預報措施，為提前做好相應的防火工作提供可靠的數據

煤的自然氧化過程起始緩慢，進入快速氧化階段后便會加快災變程度，在這個過程要加強日常的預測預報工作。亭南煤樣在起始溫度為25℃時的實驗自然發火期約為39天，按照25℃時的升溫速度推算，以礦井實際風流平均溫度20℃為起始溫度的實驗自然發火期約為46天，發火期較短。因此，亭南煤業安裝了束管檢測系統，利用色譜儀分析采空區氣樣變化情況來確定不同的防火方案。

3.6 其它措施

工作面停采后要及時清理架間、架前及兩端頭浮煤并及時外運，盡量減少面上的遺煤量，同時對采空區加強噴灑阻化劑。同時對工作面前煤壁噴凝膠處理，保證噴封嚴密。

工作面回撤期間，堅持每天不間斷對采空區實施注漿、注氮、噴灑阻化劑。注氮流量要大于800m3/h，氮氣濃度保持在97%以上。

工作面停采、回撤期間，要安排專人看管204工作面范圍內的通風設施，確保通風系統穩定。同時加快回撤工作面的速度，縮短采空區遺煤的氧化發熱時間。

4 結論

在204工作面回撤前，由于好了充分的防火準備工作，對上述措施進行有效配合，并研究制定了優選方案。在有關部門和單位的多次協調，齊抓共管的前提下，使相應措施在現場得到充分落實，確保了首個大采高工作面的安全順利回撤，為今后工作面的回撤提供了有效的參考依據和實施措施。