淺談采煤工作面沿空留巷防滅火設(shè)計(jì)及應(yīng)用

項(xiàng)冬冬　杜志龍

摘 要：近幾年煤炭經(jīng)濟(jì)形勢(shì)整體不佳，降本增效是每個(gè)生產(chǎn)礦井克服困難的最佳途徑，目前普遍采用的沿空留巷無(wú)煤柱開采技術(shù)，提高了煤炭資源回采率，為生產(chǎn)礦井增加了煤炭產(chǎn)量，達(dá)到了降本增效的目的。與此同時(shí)，采煤工作面沿空留巷防滅火工作為降本增效的帆船推波助瀾。本人結(jié)合自己的工作實(shí)際，談了談采煤工作面沿空留巷防滅火設(shè)計(jì)及應(yīng)用，并提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：沿空留巷;防滅火;預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

引言

煤炭是我國(guó)最主要的能源之一。在我國(guó)生產(chǎn)和消費(fèi)的一次性能源中，煤炭約占64%。此外，70%的化工原料和60%的民用商品的能源均來(lái)自煤炭。在未來(lái)的50～60年內(nèi)，隨著新能源和可再生能源、水電和核電的發(fā)展，煤炭在一次能源中的消費(fèi)比重會(huì)有所下降，但煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主體地位不會(huì)改變。近幾年煤炭經(jīng)濟(jì)形勢(shì)整體不佳，降本增效是每個(gè)生產(chǎn)礦井克服困難的最佳途徑，目前普遍采用的沿空留巷無(wú)煤柱開采技術(shù)，提高了煤炭資源回采率，為生產(chǎn)礦井增加了煤炭產(chǎn)量，達(dá)到了降本增效的目的。與此同時(shí)，采煤工作面沿空留巷防滅火工作為降本增效的帆船推波助瀾。

采煤工作面沿空留巷防滅火設(shè)計(jì)及應(yīng)用

根據(jù)《煤塵爆炸性及煤自燃傾向性鑒定報(bào)告》，榆樹泉煤礦下10煤層自燃傾向性為Ⅱ類，按《煤礦安全規(guī)程》二百六十五條，關(guān)于礦井開采自燃煤層防滅火的規(guī)定，為消除采空區(qū)自然發(fā)火的危害，為沿空留巷創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，落實(shí)煤礦預(yù)防井下出現(xiàn)自燃火災(zāi)。結(jié)合本礦實(shí)際情況，我礦主要從預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、黃泥灌漿、采空區(qū)注氮等方面來(lái)防止采空區(qū)自然發(fā)火。

1、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)防滅火

主要采取的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法有安全監(jiān)測(cè)、束管監(jiān)測(cè)、人工監(jiān)測(cè)、采樣分析等方法，根據(jù)礦井煤層發(fā)火標(biāo)志性氣體鑒定報(bào)告以CO氣體為早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的主要?dú)怏w，以CO、烷烴類、烯烴類氣體、耗氧量為判斷自然發(fā)火階段和程度的標(biāo)志性氣體，輔以空氣溫度指標(biāo)和空氣氣味、水霧等表象類特征對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（1）安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

礦井安裝有KJ73X型安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為自然發(fā)火監(jiān)測(cè)的輔助系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)的一氧化碳傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器對(duì)井下觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)內(nèi)容進(jìn)行24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如下：

a、采煤工作面上隅角：布置在回風(fēng)巷距切頂線1.0m以內(nèi)的上幫，安設(shè)CO傳感器、CH4傳感器。

b、采煤工作面回風(fēng)巷：布置在回風(fēng)巷距煤壁線10m范圍內(nèi)，有CO傳感器、溫度傳感器、CH4傳感器，其中CO傳感器、溫度傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用于防滅火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

c、沿空留巷：布置在沿空留巷成巷臨時(shí)支護(hù)區(qū)后10m，裝設(shè)CO傳感器、CH4傳感器和風(fēng)速傳感器，其中CO傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用于防滅火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（2）束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

礦井安裝有SG2003型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以該系統(tǒng)為自然發(fā)火監(jiān)測(cè)的主要手段，對(duì)井下空氣中的O2、CO、CO2、N2、CH4、C2H4（乙烯）、C3H8（丙烷）、C2H6（乙烷）等氣體含量進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)礦井下10煤層自然發(fā)火標(biāo)志性氣體臨界值進(jìn)行對(duì)比分析，采取相應(yīng)防滅火措施。

①監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如下：

a、采煤工作面采空區(qū)：布置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，位于上順槽采空區(qū)距切頂線30m、60m處，采用束管埋管，交替前移。

b、采煤工作面回風(fēng)隅角：布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，在回風(fēng)巷距切頂線1.0m以內(nèi)。

c、采煤工作面上順沿空留巷自成巷：布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，位于采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風(fēng)與采煤工作面回風(fēng)交匯點(diǎn)前10m處。

②監(jiān)測(cè)方法如下：

正常情況下，每班監(jiān)測(cè)1次，發(fā)現(xiàn)CO連續(xù)升高，每班監(jiān)測(cè)2次。并將監(jiān)測(cè)結(jié)果打印成報(bào)表，并結(jié)合人工檢測(cè)數(shù)據(jù)，將連續(xù)15天的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制變化曲線圖后逐日上報(bào)通防管理人員、總工程師審閱，判斷自然發(fā)火危險(xiǎn)性。

（3）人工檢測(cè)：

①瓦斯檢查員檢測(cè)手段和方法

用多種氣體檢測(cè)器、CD4多種氣體檢測(cè)儀，檢測(cè)采煤工作面上隅角的CO、O2濃度;用溫度計(jì)測(cè)定空氣溫度;用紅外溫度測(cè)定儀測(cè)定采空區(qū)煤體表面溫度。具體由瓦斯檢查員負(fù)責(zé)檢測(cè)。正常情況下每班檢查2次，與其他監(jiān)測(cè)手段結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析判斷發(fā)火危險(xiǎn)性。測(cè)點(diǎn)布置：采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風(fēng)、采煤工作面上隅角、采煤工作面回風(fēng)。

②自然發(fā)火觀測(cè)人員檢測(cè)手段和方法

具體由自然發(fā)火觀測(cè)人員負(fù)責(zé)檢測(cè)并進(jìn)行每周一次采樣分析;采煤工作面上隅角、采煤工作面回風(fēng)、采煤工作面上順沿空留巷自成巷回風(fēng)每周進(jìn)行采樣分析;對(duì)以上氣樣利用氣相色譜儀進(jìn)行分析并將分析結(jié)果上報(bào)通防負(fù)責(zé)人、總工程師審閱，判斷自然發(fā)火危險(xiǎn)性。

2、黃泥灌漿防滅火

管路沿上順槽在采空區(qū)預(yù)先鋪好約8m的灌漿管，預(yù)埋管一端通采空區(qū)，一端接80m長(zhǎng)的膠管，工作面采空區(qū)放頂后立即開始灌漿，隨著工作面的推進(jìn)，按放頂步距用絞車逐漸牽引灌漿管進(jìn)行下一次灌漿。另外，在采空區(qū)封閉前，應(yīng)進(jìn)行封閉灌漿，對(duì)停采線進(jìn)行封閉注漿。

灌漿安全技術(shù)措施

a、要使用滲水性強(qiáng)的材料（如荊條簾子或聚氯乙烯塑料簾子等）做圍堰壁，如果采用木板做圍堰壁，必須預(yù)留泄水孔（泄水孔的分布、直徑或面積大小及數(shù)量多少等，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定）。

b、圍堰的四周要同巷道幫壁接實(shí)打牢。

c、圍堰構(gòu)筑好后，背好套棚，打齊、打牢中心頂子。

d、充填流量要均勻適度，切忌流量忽大忽小，接近充滿時(shí)，要適當(dāng)減少流量。

e、充填灌漿時(shí)應(yīng)設(shè)壓力表并設(shè)專人觀察，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管路壓力較大（如管路跳動(dòng)或管路接頭跑漏水、砂漿等現(xiàn)象）時(shí)，要及時(shí)打開安全閥，釋放壓力，停止充填注漿。

f、充填時(shí)，在充填地點(diǎn)前后兩端各50m范圍內(nèi)，除監(jiān)護(hù)人員外其他人員一律禁止在充填區(qū)域內(nèi)逗留。

g、參加灌漿的所有人員，必須參加班前學(xué)習(xí)，堅(jiān)守崗位，不得脫崗。

h、沿線管路注入清水后，必須將支管閥門關(guān)閉，確保管路內(nèi)存有水，巡檢人員能及時(shí)查出管路狀況。

i、灌漿前，必須確保灌漿站設(shè)備運(yùn)行及沿線管路完好。

j、注入清水及注入黃泥漿體量必須符合設(shè)計(jì)要求。

3、采空區(qū)注氮防滅火

礦井主斜井井口右側(cè)建有1套PSA-ZSN-800F型變壓吸附制氮設(shè)備的制氮站。注氮方法為預(yù)先埋管注氮，即采空區(qū)埋管出氮口伸入采空區(qū)切頂線以內(nèi)30m的位置，端頭2m為打眼花管。地面制氮設(shè)備必須保證氮?dú)猱a(chǎn)量≥800m3/h;產(chǎn)氮純度>97%，供氣壓力≥0.6MPa。

注氮安全技術(shù)措施

氮?dú)怆m無(wú)毒無(wú)害，但是井下狹窄的巷道或工作面內(nèi)大量泄漏會(huì)降低空氣中的氧氣濃度，使人窒息死亡。因此，必須做好注氮期間的預(yù)防和處理措施：

a、注氮前通風(fēng)隊(duì)巡查管路人員必須巡查管路完好情況，確認(rèn)完好后匯報(bào)調(diào)度室。由調(diào)度室通知綜采工作面跟班隊(duì)長(zhǎng)和工作面瓦檢員后，方可進(jìn)行注氮。

b、注氮前必須認(rèn)真檢查管路、注氮位置和各閥門開關(guān)狀態(tài)是否符合要求。

c、工作面采空區(qū)注氮時(shí)，應(yīng)在進(jìn)風(fēng)順槽掛上“工作面正在注氮”的文字警告牌，并通知三班作業(yè)人員，一旦氧氣濃度降到18.5%時(shí)，立即通知制氮司機(jī)停止注氮，及時(shí)尋找原因和撤離人員。

d、在注氮過(guò)程中，如發(fā)生主扇停風(fēng)，造成工作面停風(fēng)，瓦斯、安全員或工作面跟班隊(duì)干應(yīng)立即組織將工作面人員撤離至進(jìn)風(fēng)大巷，并通知制氮車間或調(diào)度室立即停止注氮。

e、注氮結(jié)束后，繼續(xù)檢測(cè)工作面及回風(fēng)流的各種氣體濃度和溫度情況。

f、注氮前對(duì)上、下隅角采取打設(shè)風(fēng)障、封堵墻等封堵措施，減少漏風(fēng)量，才能以較少的注氮量達(dá)到較好的惰化效果，達(dá)到防火的目的。

g、氮管第一次向采空區(qū)注氮，或停止注氮后再次注氮時(shí)，應(yīng)利用工作面附近的三通閥門，先排出管內(nèi)空氣，避免將空氣注入采空區(qū)中去。

h、操作過(guò)程中要經(jīng)常注意制氮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，檢查制氮機(jī)各部位接頭、管路的密封情況，加強(qiáng)維護(hù)。任何人員不得私自拆移、破壞注氮設(shè)施。認(rèn)真作好制氮裝置的運(yùn)行記錄，每小時(shí)記錄一次制氮機(jī)的壓力、溫度、濃度。發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，當(dāng)發(fā)生故障又無(wú)法處理時(shí)應(yīng)先停機(jī)。

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代化礦井管理的不斷提升，礦井防滅火系統(tǒng)將由單一功能向綜合全方位發(fā)展，逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、迅速反應(yīng)、效果顯著、災(zāi)害預(yù)警及果斷決策等功能，為礦井安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

項(xiàng)冬冬，男，1985年出生，河南省三門峽市人，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，工程師，現(xiàn)在庫(kù)車縣科興煤炭實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司工作。