“三軟”不穩(wěn)定煤層采煤工作長期停產(chǎn)期間綜合防滅火技術(shù)的研究與應(yīng)用

王偉陽

【摘 要】超化煤礦通過對采煤工作面煤層自燃防治進(jìn)行不斷的探索與實(shí)踐，除了采用常規(guī)的灑阻化劑、建造密閉壓注羅克休封堵采空區(qū)等措施外，為進(jìn)一步克服現(xiàn)有防滅火技術(shù)存在的不足，針對長期處于停產(chǎn)狀態(tài)的工作面采用壓注三相泡沫、氮?dú)狻⒛z等煤層自燃發(fā)火防治新技術(shù)，在礦井防煤層自燃發(fā)火工作中取得了良好效果。

一、問題的提出

根據(jù)礦井生產(chǎn)計(jì)劃，超化煤礦22011A工作面停產(chǎn)時(shí)間預(yù)計(jì)長達(dá)7個(gè)月，而礦井經(jīng)鑒定煤層自燃傾向性為三類不易自燃煤層，自燃發(fā)火期最短為72天，為做好工作面長期停產(chǎn)期間防止煤層自燃發(fā)火工作，超化煤礦積極組織技術(shù)人員與中國礦大專家探討、結(jié)合，制定并采取相關(guān)措施，保證工作面停產(chǎn)期間，煤層自燃發(fā)火工作得到有效控制，確保礦井安全生產(chǎn)。

二、礦井基本情況

超化煤礦位于超化鎮(zhèn)申溝村，礦井開采煤層為二1煤層，礦區(qū)面積10.058Km2，平均煤厚8.12米，保有資源儲量3966.64萬噸，可采儲量1489.4萬噸，生產(chǎn)能力180萬噸/年（設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬噸/年，現(xiàn)核定生產(chǎn)能力180萬噸/年），服務(wù)年限5.9年。水文地質(zhì)條件為復(fù)雜，礦井瓦斯等級為煤與瓦斯突出礦井，煤層自燃傾向性三類不易自燃煤層，自燃發(fā)火期最短為72天，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。

礦井開拓方式為立井雙水平上、下山開拓。裝備有主、副進(jìn)風(fēng)立井、31回風(fēng)井3對立井和主副進(jìn)風(fēng)斜井、東回風(fēng)井3對斜井。礦井采用混合式通風(fēng)，通風(fēng)方法為抽出式，主副斜井、副立井進(jìn)風(fēng)，東風(fēng)井、31風(fēng)井回風(fēng)。

三、22011A工作面概況

1、工作面布置情況

22011A綜采工作面上付巷采取沿空掘進(jìn)的布置方式掘進(jìn)，U型鋼加錨網(wǎng)支護(hù)，22011A上付巷位于22001下付巷以南，兩者凈間隔2m；22011A綜采工作面下付巷采用錨網(wǎng)支護(hù)，工作面切巷長度為150m；

因東皮帶大巷從工作面內(nèi)部穿過，且穿過部分位于煤層頂板中，設(shè)計(jì)停采線定于下付巷與東皮帶大巷相交處。

2、工作面地質(zhì)情況

該工作面煤層走向52～190°，傾向142～280°，傾角4～12°，平均傾角8°；煤層厚4.30～16.00m，平均煤厚7.00m；工作面南部發(fā)育一小向斜構(gòu)造，受向斜構(gòu)造影響，局部煤層底板起伏較大。

工作面采用走向長壁后退式開采，一次采全高綜采放頂煤，全部垮落法管理頂板。

3、工作面回采情況、配風(fēng)量及瓦斯情況

22011A 工作面2015年5月17日開始回采，截止到2015年9月9日已回采136米。工作面生產(chǎn)期間配風(fēng)量1018m3/min，正常回采時(shí)工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.3%。

四、工作面易自然發(fā)火區(qū)域劃分

1、工作面采空區(qū)遺留浮煤，工作面下拐頭老塘內(nèi)作為當(dāng)前重點(diǎn)治理區(qū)域；

2、工作面上風(fēng)巷巷道頂部破碎的煤體；

3、工作面支架運(yùn)輸巷與切眼之間的三角小煤柱；

4、工作面局部頂板破碎區(qū)域。

五、防止煤層自燃發(fā)火工程治理難點(diǎn)

1、高溫火源位置不明確

2015年8月22日，22001A工作面上隅角發(fā)現(xiàn)一氧化碳里：8PPm、外：3PPm，隨后在工作面停產(chǎn)期間，對工作面及其老巷共布置17個(gè)觀測點(diǎn)，共檢測有9處出現(xiàn)一氧化碳，最高11#測點(diǎn)達(dá)到320PPm，煤層自燃蔓延情況、區(qū)域不能完全確定。

2、工作面采空區(qū)周邊漏風(fēng)線路多

22011A工作面位于22東翼采區(qū)上部，北部為22001工作面采空區(qū)，南部為設(shè)計(jì)的22031工作面、主石門大巷、東翼軌道大巷、東翼皮帶大巷、21三條下山，中部為井下炸藥庫通道、21回風(fēng)下山、91運(yùn)輸巷，東部為11001工作面、11091、13001條帶工作面采空區(qū)，西部為設(shè)計(jì)22011B工作面、11三條上山、西翼皮帶大巷、西翼軌道大巷。22011A上付巷位于22001下付巷以南，兩者凈間隔2m，因東皮帶大巷從工作面內(nèi)部穿過，且穿過部分位于煤層頂板中，為保證回采期間不影響皮帶大巷正常使用，所以設(shè)計(jì)停采線定于下付巷與東皮帶大巷相交處。

工作面回采范圍內(nèi)老巷共計(jì)7條（均回收），平交4條（均回收），上、下付巷距老巷法線最短距離0.9米（11091運(yùn)輸巷）。

因此，22011A工作面不僅本煤層存在漏風(fēng)情況，同時(shí)受周圍老采空區(qū)、老巷道的影響，鄰近區(qū)域不可避免的要往采空區(qū)域內(nèi)漏風(fēng)。

六、防止煤層自燃發(fā)火施工技術(shù)方案

1、對工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證了系統(tǒng)可靠、風(fēng)量穩(wěn)定

將22011A工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整至東風(fēng)井，在22011A上支架運(yùn)輸聯(lián)巷內(nèi)（靠近11皮帶下山側(cè)）設(shè)置一道擋風(fēng)墻，將工作面風(fēng)量控制在200-250 m3/min之間，每3天安排人員對工作面風(fēng)量進(jìn)行測定，上付巷安裝風(fēng)速傳感器，定期對風(fēng)量變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)量變化較大時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2、對工作面及其周邊老巷、密閉等進(jìn)行封閉

1）對工作面切巷及其鉆場119米、下隅角向外30m、上隅角向外30m、支架聯(lián)巷向外30米范圍巷道進(jìn)行噴漿；并對下隅角向外30米、上隅角向外30m、支架聯(lián)巷向外30米范圍巷道進(jìn)行壁后注漿工作。對支架架間縫隙、后部放煤口、架尾等地點(diǎn)采用黃土摻水泥滿抹進(jìn)行封閉。

2）對東翼底板回風(fēng)聯(lián)巷150米、東上倉皮帶巷漏風(fēng)段35米、工作面切巷、新做4個(gè)鉆場，及上、下付巷破碎點(diǎn)120.7米進(jìn)行噴漿封閉。

3）對東翼底板回風(fēng)聯(lián)巷、21回風(fēng)上部密閉、91運(yùn)輸巷密閉、91下付巷、13001下付巷密閉及11道密閉進(jìn)行充填防火材料及密閉前破碎巷道噴漿工作，并對炸藥庫進(jìn)、回風(fēng)側(cè)三個(gè)密閉、東翼底板回風(fēng)聯(lián)巷進(jìn)行壁后注漿加固。

3、對工作面采空區(qū)壓注氮?dú)狻⑷嗯菽⒛z、黃泥漿

1）利用工作面下隅角預(yù)埋75mm 管徑45米管路，其中花管18米，對采空區(qū)進(jìn)行壓注氮?dú)狻?/p>

2）利用工作面下付巷、切巷、上付巷支架聯(lián)巷所施工的打鉆鉆場，終孔間距10米，控制工作面架后10-40米范圍，上支架聯(lián)巷、切巷鉆場各施工的一個(gè)深孔（60米）進(jìn)行壓注三相泡沫。

3）安裝兩臺壓注凝膠泵，利用工作面預(yù)埋管路及注三相泡沫鉆孔、在70-100架間施工11個(gè)鉆孔，并利用淺孔壓注凝膠。

4）利用壓注三相泡沫鉆孔及上支架聯(lián)巷、切巷鉆場各施工的一個(gè)深孔（60米）對支架上方及架后進(jìn)行壓注黃泥漿混合劑。

4、加強(qiáng)了工作面有害氣體、深部溫度檢測

1）工作面共設(shè)置觀測點(diǎn)25個(gè)，由救護(hù)隊(duì)每班兩次對工作面切巷范圍內(nèi)17個(gè)觀測點(diǎn)的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳、溫度、氧氣氣體進(jìn)行檢查，并向通風(fēng)調(diào)度進(jìn)行匯報(bào)，繪制變化曲線，分析氣體情況，判斷防火效果；對工作面相關(guān)聯(lián)的密閉墻進(jìn)行編號，每兩天對密閉墻進(jìn)行一次檢查，檢查內(nèi)容：密閉墻內(nèi)、外的氣體情況、密閉墻完好情況、漏風(fēng)情況等。

七、結(jié)論

通過采取上述措施，22011A工作面煤層自燃發(fā)火隱患得到了有效控制，各項(xiàng)防滅火技術(shù)的試驗(yàn)、應(yīng)用，填補(bǔ)了我礦綜合防滅火技術(shù)的空白，進(jìn)一步提高了全礦各級人員防治煤層自燃發(fā)火工作的意識和技術(shù)水平，取得了如下結(jié)論：

1、三項(xiàng)泡沫、凝膠等防滅火材料在防治煤層自燃發(fā)火方面的運(yùn)用，為防治煤層自然發(fā)火找到了一條新途徑、新辦法，改變了防火形勢，完善了工作面長期停產(chǎn)期間防止煤層自燃發(fā)火管控措施。

2、對工作面切巷及巷道破碎點(diǎn)、密閉等進(jìn)行噴漿、加固進(jìn)行是防止采空區(qū)漏風(fēng)的重要途徑，是防止采空區(qū)煤炭自燃的主要手段。

（作者單位：鄭州煤電股份有限公司超化煤礦）