低瓦斯礦井U型通風工作面瓦斯綜合治理

溫勇鋒

摘 要：現全國大部分礦區都應用綜合機械化放頂煤方法，主要由于其具有產量高、效益好的顯著優點。在其回收期間，由于部分礦采掘銜接、設備銜接不合理等因素，導致工作面回收密閉時間超過45天，對礦井防滅火工作造成很大的壓力。只有解決好防滅火問題，才能保證工作面的順利回收。水峪煤業六采區61118工作面在回收期間采取以改變通風方式為主，采空區注氮、采后灌漿為輔的防滅火手段，保證工作面的順利回收密閉。

關鍵詞：U型通風;綜放工作面;回收;防滅火;

1 工作面概況

水峪煤業六采區61118工作面北鄰6416（9#煤已采）采空區，西鄰六采區大巷，南鄰6120（9#、10+11#煤已采）采空區，東為正旺煤業有限責任公司。走向長1255m，傾斜長160m，可采儲量為141.1萬t，該工作面開采太原組之10+11#煤層，煤層平均厚度7.52m，煤層結構復雜，煤層傾角2°-9°，平均傾角6°，該煤層自燃傾向性等級為Ⅱ類，自燃傾向性質為自燃，煤層具有爆炸性，火焰長度為200mm，最短發火期為50天。礦井瓦斯等級鑒定為低瓦斯礦井，但部分煤層瓦斯含量較大。

2 工作面回收期間的防滅火措施

工作面回收密閉期間，煤炭自燃事故屢有發生。在工作面停止推進期間，若時間超過煤炭最短發火期，且頂煤的回收率在80%左右，采空區內存在大量的遺煤，由于有充分的氧氣供給及有良好的蓄熱條件，熱量不易散發。因此，采空區內遺煤的自燃可能性增加。水峪煤業61118工作面于2016年9月20日開始停產，根據礦采掘銜接計劃，預計回收密閉時間超過45天，在此期間我礦采取以改變通風方式為主，采空區注氮、采后灌漿為輔的防滅火措施，加強該工作面的防滅火管理，保證回收期間的防滅火安全。61118綜放工作面停采回收期間的防滅火分為三個過程：第一階段是停采前的防滅火措施;第二階段是停采期間的防滅火措施;第三階段是密閉后的防滅火措施。

2.1 停采前的防滅火措施

減少氧氣的供給。①加強上、下隅角的管理，如在不能充分垮落的情況下，應進行強制放頂，以保證采空區的漏風的最小化;②噴灑阻化劑，在距停采線60m范圍內，對工作面采空區側進行噴灑，減少遺煤暴露時間;③對工作面通過預埋管路進行間歇性注氮，對采空區內遺煤進行惰化。加強停采回收期間的氣體檢測。工作面回采結束前加強對氣體和溫度的監測力度。在回風隅角及采空區側每10個支架進行布置測點每班進行取樣分析，分析氣體種類包括O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等氣體。

2.2 停采期間的防滅火措施

回收期間首先需改變工作面通風方式，把該工作面以前的回風順槽在最短時間進行密閉，由以前的全風壓供風，變為局部通風機通風，實現了由全礦井負壓通風變為局部通風機正壓通風，減少了采空區的漏風。在61118材巷安裝兩臺同等能力的2×15kW的局部通風機，對工作面進行回收。改變通風方式后，具有以下有點：①使工作面的風量減小，由原來的770m3/min左右，變為現在的370 m3/min左右，減小了采空區的漏風量，對工作面的防滅火工作大大有利;②待61118運輸巷密閉后，工作面形成獨頭巷道，采空區的漏風通道會大大的減小，進而使采空區氧化帶的“氧化自燃危險帶”發生轉移，由以前的進風側轉移至以前的回風側，延長了采空區遺煤自燃的期限;③在改變通風方式后，采空區的自然帶明顯縮短，有效地防止了采空區內的遺煤自燃。在改變61118工作面通風方式后，進而能使61118采空區“三帶”發生變化（如圖1---1所示）。

經過種種分析，得出在改變通風方式后，確保了回采工作面在停采密閉時間超過45天內的情況下，也能安全回收。

2.3 注氮防滅火

61118工作面回收期間，水峪煤業采取的是采空區埋管注氮方法，通過間歇式注氮方式，向采空區氧化帶注氮。采空區注入惰性氣體后，可對采空區內部進行惰化，能有效地減少了氧氣與遺煤的接觸，進而可防止采空區遺煤的自燃。應加快水峪煤業地面九采區注氮系統的建設，保證其能在短時間內能進行使用。若不能使用，可加強井下移動式注氮系統的管理，當工作面回風流中出現CO并有上升趨勢時，需立即通過預埋管路向采空區注氮。水峪煤業注氮時間為每天8點班進行注氮，在進行注氮作業時，為了保證回采工作面的防滅火安全，工作面內必須懸掛便攜式氧氣報警儀，且作業人員必須佩帶化學氧自救器。一旦氧氣低于18%，能使工人安全撤離。

2.4 密閉后的防滅火措施

根據我礦現狀，需對工作面采后進行灌漿，確保采空區不自燃，所以我礦選用的灌漿方式為采后灌漿。待61118工作面回采完畢后，盡快通過預留管路進行采后灌漿防滅火。

2.5 綜放工作面的瓦斯治理

綜放工作面如果呈現過高的瓦斯濃度，則會造成突發性的井下瓦斯爆炸，進而傷害到井下操作人員自身的安全。在此前提下，針對綜放工作面尤其需要關注潛在的瓦斯燃爆隱患，并且運用靈活措施來治理瓦斯。具體在采挖煤層以前，首先應當測定該區域現有的鉆孔壓差，避免超出最大的壓差限度，從而切實保障了煤層采挖的穩定性以及安全性。現階段當采空區內煤炭一旦發生自燃，可能直接導致采空區內瓦斯發生爆炸。通過近年來各個瓦斯爆炸的實例可知，當空氣中氧含量不足時就有減小瓦斯爆炸的可能性。但是，瓦斯爆炸的界限不僅取決于這種氣體的濃度，還部分地決定于采空區的溫度和氣壓。溫度和氣壓的增高使這個界限變大，反之變小。通過這一理論表明，向采空區內注入氮氣后會使其氧含量大大的降低，當氧含量不足時就能大大地減少采空區煤炭自燃的可能性。此外，對于治理綜放工作面的瓦斯還要做到運用信息科技手段來開展實時性的瓦斯濃度測定。技術人員若能做到及時判定現有的瓦斯濃度，那么可以達到及早防控瓦斯燃爆風險的效果。具體針對鉆孔操作來講，關鍵在于避免綜放工作面在短時間里迅速涌入較多瓦斯，同時還應當保證均勻布置工作面特定部位的鉆孔。

3 提前預測預報

提前預測預報可以準確地為回采工作面停采回收期間煤炭自燃的各種跡象做出預報，是防治煤炭自燃的重要技術。水峪煤業利用束管分析法、監測監控和人工取樣監測共同實現了煤炭自燃的提前預測預報。

3.1 束管分析法

束管分析法是目前全國各煤礦普遍用做預測預報煤炭自燃的方法。在回采工作面上隅角內設置束管。每天對61118工作面及采空區的CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2氣體進行連續檢測并分析化驗，做好61118工作面的自燃火災預測預報工作。

3.2 監測監控

監測監控是按照規定在61118材、運兩巷吊掛瓦斯、一氧化碳、溫度、氧氣、二氧化碳等傳感器，對各測點的數據實行24h連續監測。

3.3 人工取樣監測

①回采工作面的跟班瓦檢員需每班對工作面、上隅角、回風流、絞車硐室的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度和氧氣濃度檢查至少2次，如出現異常時，需對異常地點的氣體每2h檢查一次，并對其進行取樣分析，及時匯報至通風調度;②在回采工作面停采回收期間，瓦檢員必須每班對工作面每10個支架間的溫度、氣體等參數進行檢測，具體規定為每隔10架一個測點，對架間、行人側與架后進行檢測，并將檢測結果及時匯報至通風調度，并做好相關記錄。上隅角、工作面支架間氣體如有異常情況，進行人工采樣、分析;③每3天對61118工作面進行人工取樣化驗分析，并與束管監測的數據進行比較，如發現異常，匯報領導，立即查明原因進行處理。

4 結束語

①通過對綜放工作面回采收間自然發火情況統計，必須對工作面回收期間采取防滅火措施;②鑒于對水峪煤業61118綜放工作面停采回收期間的防滅火工作，按回收時間分為停采前的防滅火措施、回收期間的防滅火措施和封閉后的防滅火措施，并根據不同階段的特點制定相對應的防滅火措施;③對于水峪煤業61118綜放工作面停采回收期間的防滅火工作，采取以“預防為主，提前預報，綜合治理”為基礎的綜合防治措施，水峪煤業在采取上述防滅火措施后，一直到61118工作面密閉，都無任何發火跡象，保證了61118回采工作面的正常回收。

參考文獻：

[1]袁河津.煤礦安全規程專家解讀[M].徐州：中國礦業大學出版社，2016.