沿采空區掘進防火技術實踐

岳 巍（淮北礦業集團公司朱仙莊煤礦，安徽宿州 234111）

沿采空區掘進防火技術實踐

岳 巍
（淮北礦業集團公司朱仙莊煤礦，安徽宿州 234111）

主要介紹了采空區封閉后的防滅火技術，針對煤炭自燃的原理，首先從工作面收作封閉設計開始進行防范，嚴格執行“分段封堵”，并利用均壓技術減少采空區漏風供氧；通過灌漿、注“三相泡沫”等手段覆蓋采空區內浮煤降低因煤炭氧化產生的熱量，減少采空區蓄熱條件；利用注氮氣，置換出采空區氧氣，降低采空區氮氣濃度。通過以上技術手段，有效消除采空區煤層自然發火隱患。

采空區；防滅火；研究

1　礦井及采空區概況

朱仙莊煤礦屬淮北礦業集團公司的大型礦井，主采煤層有8、10煤層均為容易自燃煤層，最短發火期為24d。Ⅱ1038工作面位于Ⅱ3采區第四區段，上鄰已開采的Ⅱ1036工作面，下鄰Ⅱ10310工作面，現風巷正在沿空掘進施工，采空區處于動態平衡階段。Ⅱ1038作為保護層開采工作面，被保護層8煤卸壓瓦斯涌入采空區，增強了采空區自然發火的危害性，若防火措施得不到有效落實，很可能造成采空區自然發火現象，對作業人員和礦井的安全構成極大威脅［1］。

2　采空區自然發火分析

1）Ⅱ1038工作面煤層頂板為砂巖，較穩定不易垮落，相鄰采空區存在一定的漏風通道，提供了采空區微風供養條件。

2）相鄰采空區間煤柱較小，且服務期較長，受巷道掘進及采動影響的煤柱容易變形造成裂隙，構成了漏風條件。

3）由于工作面地質構造較為復雜，存在幾條落差較大的斷層，造成采空區遺煤較多，為煤層自燃提供了基礎條件。

4）由于采掘接替變更，通風系統調整較為頻繁，采空區均壓通風效果較差。

3　采空區防火技術方案

3.1永久封閉措施

封閉施工前設計合理的工作面封閉方案，包括封閉墻位置、結構及施工標準，明確采空區的觀測系統。收作線外保留的長距離巷道嚴格執行“分段封堵”制度，封閉范圍內廢棄巷道堅持進行倒棚、回收，消除瓦斯積聚空間。

（1）在工作面機、風巷收作線外施工寬度為3m的袋墻，采用袋裝碎煤加快速壘砌材料（1∶10）并加水混合砌筑。

（2）袋墻外側再施工一道瓦石墻，袋墻與瓦石墻之間用水泥砂漿充填嚴實。

（3）封閉墻位置前后5m范圍內巷道必須先噴漿堵漏，圍巖（煤）破碎的必須進行注漿處理。

（4）永久封閉墻（防爆墻）施工前留設直通采空區的取樣孔和措施孔，永久密閉采用雙墻結構，兩墻間隔不小于1.0m，瓦石墻體厚度不小于0.8m，混凝土墻體厚度不小于0.5m，中間用水泥砂漿等不燃材料帶壓注實。

（5）封閉后及時對封閉墻進行噴（注）漿處理，消除圍巖漏風通道。

3.2灌漿（三相泡沫）防滅火

灌漿防滅火機理：抑制煤在低溫時的氧化速度，延長自燃發火期。漿液充填煤巖裂隙及其空隙表面，減少煤氧接觸；增加煤體外在水分，吸熱冷卻煤體；加速采空區冒落煤巖的膠結，增加采空區的氣密性。

3.3注氮防滅火

將氮氣通過管路輸送到需要防滅火的區域，使之降低該區域內的氧氣濃度，達到阻止煤炭氧化或窒息火源。

3.4均壓防滅火

合理優化通風系統，對采空區實行均壓技術處理，改變漏風區域的壓力分布，盡量降低采空區進、回風兩端的壓差，有效降低采空區漏風，從而達到抑制遺煤自燃、惰化采空區，或熄滅火源的目的。

3.5沿空側防滅火技術

沿空側防滅火采用“六步法”：①“控”：如巷道頂板較為破碎，施工前采取打骨架、撞楔、注水等頂板超前管理措施，有效防止冒高現象的發生。②“布”：沿空掘巷采空區一側每隔50m布置一個防火觀測孔，掛牌、編號管理，根據防火情況需要可適當增加觀測孔數量。③“噴”：沿空掘巷采空區一側頂、幫采取噴漿或注漿封堵，噴漿厚度不小于50mm，保證封堵嚴密，處理措施滯后迎頭不大于30m。④“注”：實行注凝膠封堵，以充滿、壓實、巷道裂隙處有凝膠被壓出為宜。⑤“查”：每天由測氣員進行一次防火檢查，及時記錄防火臺帳，每周進行一次氣體取樣，地面色譜儀化驗校對。

3.6預測預報

工作面封閉初期，采空區防火管理仍處于不穩定狀態，此時是防火管理的關鍵時期，要切實做好防火預測預報及防火措施落實工作。

（1）采空區封閉初期對墻內氣體成分、溫度、壓差等參數情況執行日檢查，及時分析出現的異常信息。

4　效果分析

1）該技術在朱仙莊煤礦10煤采空區得到了成功應用，較好地解決了10煤層采空區容易發生自然發火傾向的難題。

2）應用過程中結合現場實際，工作面封閉后及時對封閉墻進行噴（注）漿處理，對負壓高、漏風大的地點要采取注漿、擴大封閉范圍等進一步強化措施，減少采空區漏風。

3）對采空區采取集中灌漿、注氮、灌三相泡沫等強化措施，降低封閉采空區內氧氣濃度，以強化采空區的防治效果，杜絕了采空區自然發火的發生。

［1］ 國家安全生產監督管理局.煤礦安全規程［M］.北京：煤炭工業出版社，2011.

Driving Along Goaf Fire Technology Practice

Yue Wei

This paper introduces the mined-out area closed after fire prevention techniques for coal spontaneous combustion principle，first from the face with a closed design for start prevention，strictly enforce the “segmented block，” and the use of technology to reduce the pressure equalizing Mined leakage of oxygen；by grout injection “triple bubble” and other means to cover the float coal mined-out area to reduce the heat generated by the oxidation of coal，reducing heat storage hollow area；Note the use of nitrogen，oxygen replacement of mined-out area，reduce the nitrogen concentration in goaf.Through the above technical means，effectively eliminate goaf coal spontaneous combustion hazard.

goaf；fire prevention and control；research

TD752

A

1003-6490（2016）05-0091-02

2016-05-01

岳巍（1975—），男，安徽靈璧人，工程師，主要從事采礦工程、通風安全工程工作。