綜合防滅火技術(shù)在下分層綜放工作面中的應(yīng)用

陳 昆

(陜西華彬煤業(yè)股份有限公司， 陜西 咸陽(yáng)市 712000)

ZF1801工作面位于401采區(qū)東部，西側(cè)為401采區(qū)3條下山，南側(cè)為402采區(qū)，東為3條斜井。工作面走向長(zhǎng)為91 m，傾斜長(zhǎng)為1140 m，工作面運(yùn)輸順槽從127～641 m布置在C1801、C1803、C1805下分層，回風(fēng)順槽從161～674 m布置在C1801、C1803、C1805下分層，其余均為全厚煤層。

ZF1801工作面的上分層C1805、C1803和C1801三個(gè)高檔普采工作面，高檔普采工作面間留有40 m煤柱，采高2.3 m，留有2 m厚頂煤，上分層工作面在回采期間均出現(xiàn)一定的發(fā)火現(xiàn)象，屬于老火區(qū)。

工作面開采4#煤層，4#煤層自燃發(fā)火傾向性為Ⅱ級(jí)，自燃發(fā)火期為3～5個(gè)月，煤塵具有爆炸性。

1 自燃發(fā)火原因分析

(1) 放頂煤工藝回采后殘留在采空區(qū)的浮煤多，同時(shí)工作面回采至上分層工作面下方時(shí)，有一定上分層浮煤溜入采空區(qū)。

(2) 上分層工作面浮煤在回采時(shí)經(jīng)過(guò)氧化，下分層回采時(shí)溜入下分層采空區(qū)的浮煤二次氧化速度更快。

(3) C1801、C1803、C1805上分層回采時(shí)，巷道布置較為復(fù)雜，上分層采空區(qū)與ZF1801工作面采空區(qū)貫通后，漏風(fēng)路徑較多，難以準(zhǔn)確預(yù)防，可能導(dǎo)致采空區(qū)自燃和三帶情況變化，導(dǎo)致范圍擴(kuò)大。

(4) 上分層采空區(qū)與ZF1801工作面采空區(qū)貫通后，上分層采空區(qū)形成漏風(fēng)通道，導(dǎo)致上分層采空區(qū)的自燃。

2 綜合防滅火

針對(duì)可能導(dǎo)致采空區(qū)自燃的不利因素，采用了以日常監(jiān)測(cè)為前提，注氮、灌漿為主，高分子膠體、液態(tài)CO2等多項(xiàng)措施并舉的綜合防滅火措施。

2.1 上分層下方回采時(shí)防滅火

2.1.1 人工檢測(cè)及監(jiān)測(cè)監(jiān)控

在工作面回順埋設(shè)3趟束管，埋深分別為60， 40， 20 m；運(yùn)順埋設(shè)2趟，埋深分別為40， 20 m。要求束管口必須套上護(hù)管，防止堵塞，保證能夠正常檢測(cè)采空區(qū)氣體。

在工作面上隅角、工作面每20架、ZF1801回順巷口坡頭向下15 m及超前支護(hù)段距工作面10 m處各布置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每班檢測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的氣體含量。安排專職瓦檢員每天對(duì)C1801、C1803、C1805三個(gè)上分層工作面密閉墻及周邊巷道進(jìn)行檢測(cè)，觀測(cè)密閉墻及巷幫有無(wú)漏風(fēng)現(xiàn)象，并檢測(cè)密閉墻內(nèi)外氣體含量。

在工作面運(yùn)回、順?lè)謩e向上分層打孔，作為氣體檢測(cè)孔，每班檢測(cè)上分層氣體含量。每班對(duì)工作面架后遺煤的溫度進(jìn)行嚴(yán)密檢測(cè)，每10架布一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)每班檢測(cè)不少于3次。

在工作面上隅角、22#架(前后立柱間)、30#架(前后立柱間)、50#架(前后立柱間)及運(yùn)順距轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)料口10 m處、ZF1801回風(fēng)順槽距回風(fēng)斜巷口10～15 m處安設(shè)CO傳感器,對(duì)CO進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.1.2 黃泥灌漿

在工作面運(yùn)順每隔5 m向上分層打灌漿孔，回順每隔5 m向東，回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷每隔10 m向工作面方向施工灌漿孔(見圖1)，向上分層采空區(qū)灌漿。

在ZF1801工作面回順巷口形成一套井下移動(dòng)灌漿系統(tǒng)，利用回順鉆孔及回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷鉆孔向上分層注高濃度泥漿。

隨著工作面推進(jìn)，利用ZF1801運(yùn)順第二趟Ф133黃泥灌漿管路向采空區(qū)灌漿。同時(shí)工作面每推進(jìn)10 m，向工作面架后埋設(shè)一趟灌漿篩管。

圖1鉆孔布置

2.1.3 注高分子膠體

在ZF1801運(yùn)、回及回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷各安設(shè)一臺(tái)注膠機(jī)并準(zhǔn)備膠凝劑，根據(jù)灌漿情況通過(guò)灌漿鉆孔向上分層注入高分子膠體。

2.1.4 注 氮

利用401下山及ZF1809工作面注氮硐室內(nèi)的兩臺(tái)注氮機(jī)，在原有的注氮管路上加設(shè)三通，連接上分層施工的鉆孔，從鉆孔內(nèi)向上分層進(jìn)行24 h連續(xù)注氮，注氮量1000 m3/h。

2.1.5 注液態(tài)CO2

對(duì)于檢測(cè)CO含量較高的上分層鉆孔，利用周邊的注漿孔，采取直接灌注的方法，利用CO2自身汽化壓力沿注漿管路壓入ZF1801采空區(qū)。

2.1.6 堵漏風(fēng)

在工作面兩端頭每推進(jìn)3 m壘一道土袋墻，墻體厚度大于1 m。每天在正端頭切頂柱后掛一道擋風(fēng)簾，并在1#架至10#架之前掛設(shè)擋風(fēng)簾，嚴(yán)格控制工作面漏風(fēng)。

2.2 末采及設(shè)備回撤期間防滅火

2.2.1 氣體檢測(cè)

(1) 人工檢測(cè)：除正常回采期間的測(cè)點(diǎn)外，每天8點(diǎn)檢修班在工作面架前每10架向上分層采空區(qū)打孔進(jìn)行檢測(cè)。

(2) 束管監(jiān)測(cè)：回風(fēng)側(cè)距停采線60， 40， 20 m, 運(yùn)順距停采線40， 20 m(主要用于倒風(fēng)后采空區(qū)氣體檢測(cè))各預(yù)埋束管測(cè)點(diǎn)。并采取措施保護(hù)，以加強(qiáng)末采和撤架期間工作面采空區(qū)浮煤自燃的監(jiān)測(cè)和早期預(yù)報(bào)。

2.2.2 采空區(qū)處理

(1) 注氮。ZF1801采空區(qū)利用DJM-600注氮機(jī)及管路進(jìn)行注氮，工作面距停采線60 m時(shí)，在運(yùn)順采空區(qū)埋設(shè)一趟Φ80注氮管，距停采線30 m時(shí)，在運(yùn)順采空區(qū)再埋設(shè)一趟Φ80注氮管，保證兩趟注氮管出氣口分別位于距工作面停采線30， 60 m位置(見圖2)。

圖2 采空區(qū)預(yù)埋注氮管布置

(2) 黃泥灌漿。要求在停產(chǎn)前，根據(jù)進(jìn)度在ZF1801運(yùn)順距停采處60， 30 m預(yù)埋兩趟灌漿管路，正常情況每天必須對(duì)工作面采空區(qū)進(jìn)行持續(xù)5 h左右的灌漿，如果采空區(qū)發(fā)生異常時(shí)，及時(shí)利用埋設(shè)的灌漿管路對(duì)采空區(qū)進(jìn)行連續(xù)灌漿。

在工作面架后敷設(shè)3趟篩管，距停采線分別為60， 40， 20 m，可通過(guò)運(yùn)順注氮及灌漿管路向采空區(qū)注氮或灌漿。

2.2.3 上分層采空區(qū)處理

(1) 利用每天8點(diǎn)檢修班在工作面架前每10架向上分層采空區(qū)打孔后向上分層注水。

(2) 在工作面運(yùn)順每隔5 m向上分層打孔，回順每隔5 m向東，回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷每隔10 m向工作面方向打孔進(jìn)行注膠、注漿、注氮等。

2.2.4 封 堵

(1) 回采期間上、下隅角每天壘土袋墻進(jìn)行封堵，并噴涂艾格勞尼泡沫。停產(chǎn)后工作面上下隅角及工作面架后噴涂艾格勞尼進(jìn)行封堵。

(2) 工作面停產(chǎn)后，架后采空區(qū)邊界用風(fēng)筒布遮擋，并噴涂艾格勞尼泡沫，隔絕采空區(qū)，防止向采空區(qū)漏風(fēng)。

2.3 應(yīng)用效果

(1) 液態(tài)二氧化碳對(duì)于采空區(qū)高溫點(diǎn)的迅速降溫起到了較好的作用，同時(shí)配合連續(xù)性注氮，保證上分層采空區(qū)內(nèi)氣體惰化效果，降低浮煤一直氧化升溫的危險(xiǎn)性。

(2) 灌漿及監(jiān)測(cè)鉆孔的施工，一方面對(duì)分析高溫點(diǎn)及自燃原因提供了早期的堅(jiān)實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另一方面為后期采取灌漿注膠等措施提供有效途徑。

(3) 高分子膠體有效填補(bǔ)了黃泥漿對(duì)于上分層填充滅火的不足，由于黃泥漿濃度不是太大，在下分層回采時(shí)，上分層的泥漿不能有效地留在上面起到隔絕空氣、冷卻降溫、堵煤層裂隙的目的，但高分子膠體在一定程度上可以彌補(bǔ)這方面的不足。

(4) 采取綜合防滅火措施后，采空區(qū)CO由600 ppm降到40 ppm，上隅角CO含量降至20 ppm以下，并一直維持到工作面回采結(jié)束。

3 結(jié) 論

在采煤工作面的防滅火管理工作中,首先要做好自燃發(fā)火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。了解周邊巷道布置及其周邊早期火區(qū)情況，判斷可能發(fā)生火災(zāi)地點(diǎn)及情況，制定早期預(yù)防措施，加強(qiáng)日常的檢測(cè)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)，立即處理火情。合理制定工作面月推進(jìn)進(jìn)度，減少采空區(qū)自燃帶存在時(shí)間。工作面發(fā)現(xiàn)自燃征兆后，立即分析原因，采用多項(xiàng)防滅火措施，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。