5303綜放面復合高分子綜合防火技術

王 旭 辛 民 趙 亮

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司 鮑店煤礦，山東 鄒城 273500；2.山東煤炭技術研究所，山東 濟南 250100）

鮑店煤礦5303工作面位于五采區(qū)的西部，工作面南北布置，北至開切眼，南至設計停采線，東側為5304工作面采空區(qū)，西側為5302工作面（未開采）。工作面走向長2402m，面長237m，煤層最大厚度為8.3m。為減少運輸環(huán)節(jié)，降低礦井安撤成本，提高礦井效益，5303工作面停采后，工作面支架暫不回撤升井，回撤完軌運順設備及前后部運輸機、轉載機、破碎機等設備后進行臨時封閉，待5302切眼形成系統(tǒng)后從5303工作面轉110個支架至5302切眼。

5303工作面3月30日停采，4月20日完成前后部轉載機、破碎機及皮帶的撤除，4月28日臨時封閉。如何做好5303綜放面的自然發(fā)火防治工作，直接關系到礦井的安全生產(chǎn)及生產(chǎn)任務的完成。

1 自然發(fā)火隱患分析

（1）軌順、運順端頭：兩端頭各有3架不放煤，頂板垮落不充分，具備漏風條件，且采空區(qū)堆積遺煤較多，存在自燃隱患。

（2）軌順沿空側：5303軌順沿5304運順采空區(qū)布置，兩巷煤柱間距為3.5m，受采動影響，煤柱鼓幫破損嚴重，存在漏風通道。

（3）本面采空區(qū)：工作面推至距停采線12m時開始上網(wǎng)，不再放煤，后部采空區(qū)丟煤較多，存在自燃隱患。

（4）停采線：工作面停采后，支架頂梁上部留有約5m厚的煤體，受動壓影響較為破碎，支架后梁存有破碎煤體，易出現(xiàn)自燃隱患。

（5）5302運順沿空側：5302運順沿5303運順采空區(qū)布置，兩巷煤柱間距為3.5m，受采動影響，掘進期間，沿空煤柱受壓易產(chǎn)生裂隙，漏風造成5303采空區(qū)、停采線遺留煤炭自燃。

2 通風系統(tǒng)管理

（1）為認真做好5303停采面的自然發(fā)火防治工作，礦每周組織一次5303停采面附近巷道的測壓工作，將5303軌順與5303運順的壓差降到最低，以減少停采面兩端頭的漏風。

（2）測風員定期對5303停采面周邊系統(tǒng)進行實測一次，并將測風結果填寫在現(xiàn)場的記錄牌板上；同時對五采上部所有用風地點風量進行測量，保證風量滿足《規(guī)程》及配風計劃要求。

（3）風門維修人員每天負責對1305巖集運、五采區(qū)第四皮帶巷、五采區(qū)邊界等處風門進行全面檢查、維修，確保通風系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

3 堵漏、加固小煤柱

3.1 噴漿

由于5303軌順沿5304運順采空區(qū)布置，兩巷之間只留設約3.5m的隔離煤柱，再加上巷道壓力顯現(xiàn)明顯，致使5303工作面停采后，5303軌順沿空側鼓幫嚴重，隔離煤柱只有2m左右，小煤柱間存在漏風通道。針對此狀況，決定對5303軌順沿空幫、停采面絞車硐室及三叉門區(qū)域進行噴漿堵漏。

3.2 壓注固邦特

5303工作面停采前后，由于巷道壓力顯現(xiàn)造成5303軌順沿空側巷幫及三岔門處煤體比較破碎。針對現(xiàn)場實際，礦決定對上述區(qū)域先施工小鉆孔，然后壓注固邦特，即加固了小煤柱又起到堵漏防火作用。

4 停采面壓注新型復合高分子防滅火劑

為更好地做好5303停采面煤層自然發(fā)火防治工作，確保停采面在臨時封閉后支架的安全轉移，在本次防滅火治理中，使用了兗礦科技有限公司研制生產(chǎn)的新型復合高分子防滅火劑。

4.1 復合高分子防滅火劑性能特點

復合高分子防滅火劑由多種高分子材料及多種阻燃材料經(jīng)酯化交聯(lián)加工而成。因其具有親水性三維網(wǎng)狀結構，不僅吸水能力極強，可吸自重數(shù)百倍甚至幾千倍的水，而且具有很好的保水能力，在受壓下也不脫水或脫水很少。復合高分子防滅火劑吸水后的凝膠是介于固體與液體之間的材料，主要成分是水和阻燃滅火劑，因此具有水滅火和化學滅火劑滅火的綜合效果。同時復合高分子防滅火劑成為凝膠后，流動性下降，從而可以包裹固結在松散破碎煤體表面，使煤體形成隔氧阻化層，隔絕煤同氧氣的接觸，達到堵漏風、隔絕氧氣、阻化、降溫、窒息滅火等功效。

復合高分子防滅火劑防滅火功能主要體現(xiàn)在：（1）當水凝膠接近火源時滅火劑中大量的水不斷汽化，水蒸氣在一定程度上稀釋了空氣中氧氣和從凝聚相中釋放出的可燃性氣體的濃度；（2）復合高分子防滅火劑膠體中的大量水不斷汽化，大量吸收了高于水的比熱容的熱量，降低了煤體表面和周圍空間的溫度，減緩了氧化反應的速度，從而減少了釋放出可燃性氣體的數(shù)量；（3）復合高分子防滅火劑中的阻燃劑、滅火劑與燃燒煤體或有自燃傾向的煤體表面的活性自由基基團發(fā)生反應，中斷或阻礙了燃燒鏈式反應的正常進行；（4）當噴灑到燃燒煤體表面時，凝聚相區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量膨脹氣泡覆蓋在燃燒煤體表面，使其表面形成蜂窩狀焦化層，達到了隔熱隔氣的效果，即隔絕火焰防止火的蔓延，減緩凝聚相區(qū)釋放可燃性氣體的速度甚至阻止可燃性氣體的釋放，同時也減少了氧氣與煤體接觸的幾率，進而阻止了煤礦火災的發(fā)生和復燃，達到防滅火的目的。

復合高分子防滅火劑具有滲透性好、散熱能力強、掛壁性好、封堵效果明顯、成膠反應簡單、失水速度慢等特點。

表1 復合高分子防滅火劑主要技術參數(shù)

4.2 鉆孔施工布置

（1）兩端頭鉆孔施工：自煤袋墻處向外每1.5m施工一組防火鉆孔，一組兩個，間距1～1.5m，角度45°，透至煤層頂板處，鉆孔要全長封25mm鋼管，末端1m為花管。

（2）架間鉆孔布置：1～10#架及150～160#架每架兩個防火鉆孔，一個鉆孔終孔點為頂梁與尾梁交接上方頂板以里1m位置，另一鉆孔終孔點為支架后插板向采空區(qū)1m位置；11～149#架每架施工一個防火鉆孔，按兩個鉆孔參數(shù)交替施工（當支架頂煤比較破碎或斷層附近等重點區(qū)域，一架兩個孔，參數(shù)同上）。施工防火鉆孔時，鉆孔要全長封25mm的鋼管，末端1m為花管。施工鉆孔時，每班安排2人調(diào)整支架側護板，便于施工架間鉆孔。

圖1 5303停采面防火鉆孔設計示意圖 （單位：m）

4.3 注膠工藝

（1）注膠方法：為加快施工速度，現(xiàn)場采用2臺螺桿泵直接向架頂壓注，根據(jù)現(xiàn)場頂板成膠漏膠情況適當加大或減小配比，確保成膠質(zhì)量。壓注時，從工作面兩端頭向中間壓注，每次注膠時同時注2～4個孔。

對于局部重點防火區(qū)域，現(xiàn)場按3%配比配制好防滅火劑后，利用風泵直接進行壓注。

（2）壓注復合高分子防滅火劑時，料水質(zhì)量比為3%；每個鉆孔注膠量為3m3左右（重點區(qū)域鉆孔可加大注膠量）。成膠后效果見圖2。

圖2 成膠后效果圖

5 結 語

（1）鮑店煤礦5303綜放面停采后，根據(jù)自燃隱患分析，對停采封閉區(qū)域進行監(jiān)測，采取了噴涂堵漏和壓注復合高分子防火劑等措施，加速惰化采空區(qū)和架后浮煤，取得明顯的治理效果。

（2）新型復合高分子防火技術應用，可以包裹固結在松散破碎煤體表面，使煤體形成隔氧阻化層，隔絕煤同氧氣的接觸，達到堵漏風、隔絕氧氣、阻化、降溫、窒息滅火等功效，具有滲透性好、散熱能力強、掛壁性好、封堵效果明顯、成膠反應簡單、失水速度慢等特點。

（3）應用新型復合高分子防火劑對工作面架后和隅角進行堵漏、阻化處理，技術合理，應用恰當，處理效果好。對工作面停面防火工作有一定的指導意義。