蔣家河煤礦ZF1406工作面綜合防滅火技術研究

劉小鋒

摘 要：蔣家河煤礦ZF1406工作面自然發火期較短，在正常回采期間需采取綜合防滅火措施，主要包括：向采空區注氮、黃泥灌漿、灌注三相泡沫及在工作面上下隅角和采空區邊緣進行封堵等。針對在尾采和撤架期間存在CO含量超限的情況，又采取了多項針對性的防滅火措施，并且對工作面內CO及溫度等進行實時監測。監測結果表明礦方在此期間采取的多項綜合防滅火措施較為有效地降低了采空區CO的積蓄，利于采空區防滅火。

關鍵詞：綜合防滅火 CO監測 尾采 撤架

中圖分類號：TD752.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（b）-0009-02

自燃發火在我國煤礦中非常突出，據統計有56%的煤礦存在自燃發火問題[1]，經驗證發火期在3個月內的占50%以上[2]，國有重點煤礦和國有地方煤礦中煤炭自燃火災次數占礦井火災總次數的94%，可見煤炭自燃發火是煤礦火災的主要原因。而自燃發火中尤以采空區煤自燃火災最為突出，約占自燃火災總次數的60%以上。我國每年因煤炭自燃發火造成的損失在50億元以上，使上千萬噸資源無法開采，僅我國北方煤田累計已燒毀煤炭達42億噸以上，對我國煤礦的安全高效發展十分不利[3-4]。

蔣家河煤礦ZF1406工作面煤層自燃發火期較短，易自然，在正常回采及停采撤架期間需對煤層自燃發火采取措施，保證煤礦安全生產，該文針對該工作面為防止自燃發火而采取的措施進行了討論。

1 工作面概況

ZF1406工作面位于4#煤層，工作面埋深約496～524 m，自然發火期為3～5個月。工作面巷道布置為“一進一回”U型布置。工作面采用綜合機械化放頂煤采煤法開采，全部垮落法管理頂板，巷道和工作面不留底煤回采。

ZF1406工作面在正常回采距停采線約450 m處時，檢測到工作面回風隅角CO超限，最高時超過200 ppm，同時工作面瓦斯抽放管內也檢測到CO超限，在工作面近回風隅角端支架后部亦查出了CO超限，所以對工作面及采空區及時采取防滅火措施非常必要。

2 綜合防滅火措施

2.1 注氮

ZF1406工作面采用JXZD-600移動式注氮設備，采用Φ133mm管路連接距工作面100 m位置，然后連接兩趟3寸白塑料管埋入采空區，兩條管口錯距30 m，安設閥門，每條塑料管路埋深50 m時將其截開，兩條注氮管路交替前移給采空區注氮。采空區每天注氮不少于21 h，注氮量不少于3 485 m?，氮氣濃度達到97%以上。

2.2 黃泥灌漿

灌漿管路從運輸順槽埋入采空區，隨工作面回采推進，灌漿管路埋入采空區50 m時截開重新埋入。灌漿材料選用黃土，每天向采空區灌漿4 h，泥漿濃度水土比為3∶1。

2.3 灌注三相泡沫

利用ZF1406工作面運輸順槽灌漿管路給工作面采空區灌注三相泡沫。

2.4 端頭封堵

每天8點班在工作面上、下隅角壓設土袋墻，并用艾格勞尼進行封堵，減少采空區漏風。工作面上隅角及采空區邊緣，每10 d必須進行1次全面噴封。

3 監測措施

3.1 CO及溫度監測

ZF1406回風順槽距巷口15 m位置安設一個CO傳感器和一個溫度傳感器，以監測工作面CO和溫度變化情況。

3.2 束管監測

（1）束管分別掛設在兩順槽內，運輸順槽掛設兩根束管，回風順槽掛設三根束管。

（2）運輸順槽束管一條終端布置在前刮板機機頭位置處，待埋入采空區40 m時截開，重新埋入采空區，保持一深一淺兩根束管。

（3）回風順槽一條束管終端和工作面副角甲烷傳感器位置一致，一條埋入采空區40 m時截開，一條埋入采空區60 m時截開，隨著工作面推進重新埋入采空區。

4 工作面撤架期間滅火措施

4.1 停采前采空區自燃防治

（1）工作面進回風巷布設束管測點。采空區距停采線進風側：120 m、70 m、35 m；回風側：100 m、70 m、50 m、30 m、10 m、0 m（上隅角）預埋束管測點。并采取措施保護，以加強末采和撤架期間工作面采空區浮煤自燃的監測和早期預報。同時，分析和監測上隅角瓦斯抽放系統中CO的濃度和氧氣濃度。

束管在鋪設過程中應使用2寸鋼管作為保護套管，為了便于區分不同的測點，應使用不同顏色或編號的束管，直徑8 mm，束管端頭應使用過濾式探頭。每根束管負責一個測點的氣樣，為了防止采空區積水堵塞束管，每個探頭抬高1.5 m以上。同時在探頭外用留有孔的鐵箱罩住，以防擠壓，具體見圖1和圖2。

（2）采空區注氮。采空區進風側距停采線50 m，25 m預埋注氮管。

（3）采空區灌漿。采空區回風側距停采線60 m，40 m，20 m預埋注漿管，并采取措施保護管路。進風巷距停采線30 m預埋注漿管。

（4）采空區進風側距停采線70 m，40 m，15 m分別注MCJ12高分子膠體，形成一道沿走向3～5 m，傾向10～15 m，高約3 m的隔離墻，如圖3所示。每道膠體墻用膠量為50～150 m3左右，共用膠量為150～450 m?。

（5）采空區回風側距停采線50 m，30 m，10 m采用沙袋或粉煤灰袋形成2～3 m的隔離墻，并在墻內注高分子膠體，形成一道沿走向3～5 m，傾向10～15 m，高約3 m的隔離墻，如圖3。每道膠體墻用膠量為50～150 m?左右，共用膠量為150～450 m?。

在采取以上措施期間采空區內3.5 m的CO含量的每日統計情況見圖4。從圖4中可以發現從11月30日至12月15日間CO含量較低，日增加量較小，但從12月16日起日增加量明顯增加，直至19日達到峰值260 ppm，后逐漸減小。在1月17日又出現一次峰值后CO量才持續減少至最小值點，1月27日8點班測得的含量為20 ppm。說明此期間采取的綜合防滅火措施有效地減少了采空區CO的積蓄，利于采空區防滅火。

4.2 工作面停采撤架防火

（1）工作面停采撤架期間，在確保瓦斯不超限的情況下，盡量減小工作面配風量。

（2）停采前架后用風筒布包裹，減少采空區漏風氧化。

（3）停采時正負巷隅角和架后漏風點用泡沫材料進行噴涂封堵，減少采空區漏風。

（4）工作面停采時，除做好相關的防火工作，還需沿工作面每隔20 m向支架后部施工鉆孔，壓注高分子膠體，建立膠體隔離墻，對工作面架后遺煤進行處理，防止撤架期間發生氧化自燃。

建立傾向10～15 m，高約3 m，走向5～8 m的膠體隔離墻，每道膠體墻用膠量為100 m?左右，上、下端頭各增加兩個鉆孔，間距5～8 m，總鉆孔數約12個，共用膠量約1 200 m3。

5 結語

（1）對ZF1406工作面在正常回采期間，通過布置管路向采空區內注氮、黃泥灌漿、灌注三相泡沫及在上、下隅角進行封堵等多個措施進行防滅火處理。

（2）工作面內進行了CO、溫度和束管監測。在ZF1406回風順槽內安設CO傳感器和溫度傳感器，以監測工作面CO和溫度變化情況。在運輸順槽掛設兩根束管，回風順槽掛設3根束管。

（3）工作面撤架期間進行了埋設束管、注氮、灌漿、泡沫封堵等多個防自燃措施。

（4）對CO的觀測結果表明，在撤架和尾采期間采取的綜合防滅火措施較有效地減少了采空區CO的積蓄，利于采空區防滅火。

參考文獻

[1] 余明高.我國煤礦防滅火技術的最新發展及應用[J].礦業安全與環保，2000（1）：25-27，61.

[2] 國家安全生產監督管理總局.國有煤礦安全生產狀況調查與預測研究[R].北京：中國煤炭工業發展研究咨詢中心，2004.

[3] 張盛祥.煤礦煤層自然發火原因分析及防治措施[J].科技創新與應用，2015（7）：79.

[4] 管海晏，馮·亨特侖，譚永杰，等.中國北方煤田自燃環境調查與研究[M].北京：煤炭工業出版社，1998.