高位頂管注漿防治采空區自然發火

羅 蒙，黎增耀，何世驥

（1.江西煤業集團萍鄉分公司 安源煤礦，江西 萍鄉337035；2.江西煤業集團萍鄉分公司 生產處，江西 萍鄉337000）

1 工作面注漿方式

目前安源礦實施放頂煤開采，開采過程雖然對采空區進行了預埋管路注漿、采空區灌漿、采空區插管注漿、工作面灑漿等防火工藝，但防火效果并不十分理想。預埋管路注漿是沿工作面傾向底板方向進行預埋管路注漿。由于預埋管路注漿量大，多數會沿煤層底板方向流出，不能及時將采空區頂板松散煤體以及底板上方遺留煤體進行充分濕潤，不能有效利用泥漿將采空區松散煤體進行包囊，以至采空區松散煤體表面充分與采空區漏風空氣進行接觸氧化，造成采空區高冒區內煤體松散氧化出現預熱發火隱患。在開采過程中因無法對采空區打鉆注漿，而人工插管注漿效果又并不理想，人工插管注漿范圍最多不能超過工作面采空區1～1.5m范圍內，一旦采空區深部老塘煤體水分預熱蒸發后就會出現老塘采空區煤體松散預熱，因此人工插管注漿無法對采空區深部老塘松散煤體預熱進行有效治理。針對該隱患，經過多次反復試驗，成功利用采區液壓系統的單體液壓支柱作為動力源，向采空區高位進行頂管注漿，有效解決了采空區深部老塘煤體預熱隱患。高位頂管結構見圖1。

圖1 高位頂管結構示意

2 高位頂管注漿防火實驗

2.1 372㈡復采工作面高位頂管注漿概況

四水平西翼3204采區372㈡復采工作面開采5個月后，因工作面出現構造進行停產改造。通過日常防火檢查發現，372㈡復采工作面頭上老塘煤溫高達50°，主要預熱范圍在工作面頭上采空區15m范圍內。其原因是在開采372㈠工作面時，工作面順槽出現構造變化大，斷層復雜變化多，因此對372㈠工作面順槽進行改造，改造后對廢棄順槽巷道進行回收撤退，撤退過程中造成廢棄順槽巷道出現高冒區，現有注漿工藝難以在372㈠工作面順槽高冒區構造再生頂板，不能及時將高冒區松散煤體與漏風空氣進行有效隔絕，造成高冒區松散煤體氧化預熱。雖然在372㈠工作面回收撤退后對頭尾進行鑲砌永久密閉，有效地防止了采空區預熱隱患，但是在圈劃372㈡復采工作面時，因原有巷道布置條件限制，372㈡復采工作面必須布置在372㈠工作面底板下方，經過開采后372㈡復采工作面頂板必然會揭通372㈠工作面底板，造成372㈠工作面順槽高冒區松散煤體不能有效隔絕空氣，與空氣接觸氧化產生預熱出現高溫，造成372㈡復采工作面采空區老塘煤體出現高溫點。

針對該隱患，在372㈡復采工作面頭上15m處施工高位頂管，通到372㈠工作面順槽高冒區高溫點進行注漿，達到防滅火目的。具體方法是：

① 利用采區液壓系統的單體液壓支柱作為動力源，將高位頂管一節一節沿工作面走向方向，向工作面老塘采空區頂進；

② 高位頂管角度與工作面傾向夾角為50°～80°，頂進長度6m，與工作面底板高差4～6m，以達到注漿最大濕潤范圍；

③ 及時與注漿管路進行聯網注漿，對高冒區預熱松散煤體進行充分注濕、注透、散熱，及時將采空區老塘上方松散煤體進行泥漿包囊，減少高冒區松散煤體表面與空氣接觸，阻隔煤體氧化。

在372㈡復采工作面順槽尾每隔10m施工高位頂管進行注水，能及時將順槽棚上松散煤體進行注濕注透。具體方法是：利用采區液壓系統的單體液壓支柱將高位頂管一節一節頂入順槽棚頂上，再與工作面液壓系統進行聯網注入液壓水將順槽棚上松散煤體注濕注透，有效隔絕煤溫向372㈡復采工作面順槽延伸（見圖2）。

圖2 372㈡復采工作面高位頂管注漿示意

在372㈡復采工作面尾部，用同樣方法對372㈡復采工作面采空區進行高位注漿。同時安排專人利用交接班時間，對工作面放頂下來老塘煤體進行插管注水，及時將放頂下來煤體進行注濕注透，確保煤體濕潤。做到放頂下來煤體及時散熱，使老塘煤體高溫及時消除。通過上述措施后，372㈡復采工作面頭上老塘煤體煤溫由原來50°降到了26°，有效解決了工作面預熱發火隱患，確保了工作面安全生產。

2.2 高位頂管注漿在385工作面應用

三水平東翼3214上山采區385工作面補切貫通后對老補切進行放頂封閉，在封閉后進行防火檢查發現老補切巷內有CO達15×10－5，及時利用老補切巷埋好注漿管路進行埋管注漿，充分將老補切巷內煤體注濕注透。同時發現工作面落山角存在高溫點，檢查發現有CO達2×10－4，及時在385工作面風巷靠近高溫點處和工作面落山角進行高位頂管與工作面注漿系統聯網進行注漿。高位頂管方法與372㈡復采工作面采空區施工方法一樣（見圖3）。

圖3 385復采工作面高位頂管注漿示意

安排專人利用385工作面晚班工作面停采對工作面老塘、工作面風巷的高位頂管與采區液壓系統聯網進行注漿。同時對工作面落山角下10m范圍進行插管注漿，早班安排專人對落山角高位頂管和工作面老塘埋管進行大量注漿。加強工作面防火檢查，每3天進行取樣化驗，及時對工作面防火治理效果進行分析，有效掌握工作面防火隱患動態。

通過1個月治理，385工作面落山角高溫點得到了徹底消除，同時落山角CO降為零，工作面、落山角未檢查到CO有害氣體，確保了工作面的安全生產。

3 效果

1）成功利用高位頂管進行采空區注漿，有效解決了工作面采空區預熱發火隱患，確保復采工作面安全生產，可多回收煤炭資源，經濟效益可觀。

2）成功利用高位頂管進行采空區注漿，有效擴大工作面采空區注漿范圍，及時將采空區松散煤體注濕注透；充分利用泥漿將散落煤體進行包囊，有效隔斷采空區漏風，有利于工作面防滅火，確保安全生產。