厚煤層綜放開采安全技術研究

劉書華 侍大軍

（兗礦集團兗州煤業股份有限公司濟寧二號煤礦，山東 濟寧272000）

隨著煤礦綜放開采技術的廣泛應用，我國煤礦開采效率和煤礦企業效益顯著提升。一個年產量達到600 萬噸的礦井通?？梢砸坏V一面，因此，確保綜放開采過程中的安全非常關鍵。煤礦綜放開采過程中會在采空區殘留大量的煤，具有較大的下落高度以及嚴重的漏風現象，帶來許多安全問題，例如火災，瓦斯爆炸、粉塵污染等。據統計我國煤礦中超過一半的綜采面存在自燃的危險，嚴重威脅著煤礦的安全生產。如陽泉一號煤礦曾經發生火災事故，就是由于自燃造成的嚴重火災，造成巨大的經濟損失。為有效保障煤礦安全開采，需要對具有易自燃特點厚煤層綜放開采安全技術進行深入研究，基于此，本文分析了防治綜采煤層自燃技術，這對于確保的綜采安全來說具有非常重要的意義。

1 綜采工作面概況

完全機械化的9315 綜采工作面位于礦井西翼，上部邊界為9313 綜采工作面隔離煤柱，下部邊界為未開采的9318 綜采工作面隔離煤柱。9315 綜采工作面煤層為原始煤層，回風順槽長970m，運輸順槽長945m，可采走向775m，傾斜長96m-125m，平均106m，傾角55°，可采煤量983，000 噸。工作面采用傾斜特厚煤層走向長壁綜采放頂煤采煤法一次采全高，全部垮落法管理頂板。綜采工作面9315 為單一煤層結構，煤層厚度平均12.6m，變化不大，煤層堅硬易碎易自，采用長壁綜采放頂煤采煤法一次采全高，全部垮落法管理頂板。

2 厚煤層綜采工作面巷道支護施工

支護施工基本步驟：爆破- 頂板、墻錨設置- 出貨排矸-金屬支撐架設置- 金屬網鋪設- 混凝土噴射- 底板密封處理-錨桿錨索。具體施工要點如下：

（1）采用光面爆破作為掘金方式。（2）露在孔洞外的錨桿長120mm，托盤應和巷道壁緊緊貼合，螺母擰緊扭矩不能低于185N.m。（3）安裝金屬支架時，電纜成對排列，螺母的擰緊扭矩不能低于350N.m。用力拉板上部排列整齊形成一條線。（4）鋪設金屬網時，需平直，網與網相連。（5）底板封閉，并且回填距離底板中心1250mm。

3 厚煤層綜采工作面防火措施

3.1 在深度較大的礦井中，如果支護失效，巷道變形將不斷增加。同時，巷道圍巖的塑性區也越來越大，會產生很多裂縫，當達到一定數量就會形成煤粉自熱自燃的環境條件，從而導致煤在巷道周圍的裂縫中自燃。

3.2 在圍巖中注入有助于提升煤體的強度和彈性系數，提高圍巖的自承能力，并相對減少裂縫有助于防止煤自燃。

3.3 由于白泥的非脫水特性，使用白泥注入來封閉煤體并阻塞煤體內的孔隙是有效的。

3.4 在停產期間在綜放開采工作面上部煤腔的通道中注入氣態氮，以防止采空區浮煤意外自燃。

3.5 采用超強支護技術支撐巷道，以避免巷道變形。在巷道使用過程中，如果發現噴涂物有裂紋，分層、脫落的現象，應該立即進行補噴，當巷道溫度上升或檢測到CO 時，應及時鉆孔，在孔中注入白泥漿，以確保煤體與空氣隔絕。

3.6 做好工作面的安裝和拆卸，并認真組織開展初采工作，以確保所有工作均能順利進行。

3.7 必須堅持使用監控系統以及每日預報。

以上防治煤礦綜放開采工作面火災的技術具有非常理想的實際效果。在805 綜放開采工作面可以結合具體情況靈活運用傾斜采煤，氣壓均勻的通風，工作面推進速度保持每天不少于38m，工作面前進350 m 以上從未出現煤炭自燃的跡象，這說明對綜采工作面采取全面防火措施是有效的。

4 厚煤層綜采工作面開采安全措施

4.1 開采前期的安全措施。（1）加快推進速度，迅速切開切口，提高回采率，盡量不要在采空區中留下浮煤。（2）每個作業班次完成作業后，需要用阻燃材料，如珍珠巖阻塞上下隅角，以阻止空氣泄漏到采空區。（3）開始回采之前將氮氣注入管道預先埋在運輸巷道側面的孔中，開采18m 后，開始注入氮氣組織煤氧化。（4）每個作業班次都要仔細檢查工作面的防火，并每天進行采樣和分析，以進行有效地監控。

4.2 回采過程的安全措施。通過每月平衡生產并在工作面上保持一定速度的推進實現快速回采，可以有效防止采空區自燃。配合向采空區注氮，每隔18m 由3m 長泥堆成隔離墻，用珍珠巖密封以減少漏風和采空區氮溢出，可以有效阻止采空區煤的氧化。巷道通過圓形棚全橫截面的水泥砂漿支護，并根據壓力和對巷道破壞程度及時進行噴漿處理。以7-10m 的分隔角進行注漿，縮短煤暴露煤在空氣中的停留時間。在巷道中超前支護，檢查煤體溫度，如高于30℃則泵送白泥，使其冷卻，避免在高溫時進入采空區。全面考慮瓦斯、溫度等條件，在工作表面上合理分配空氣，最大程度地減少采空區的漏風，每天測量風量，并在風量變化時及時進行調整以確保風量穩定。受季節和溫度變化的影響，回采過程中的綜采面配風量1200-1500m3/min。定期分析瓦斯、CO 數據，根據分析結果及時調整工作面的抽采。

4.3 開采末期的安全措施。采礦的最后階段是準備回撤和拆卸設備的過程，也是防火最關鍵的時期。對工作組織，流程銜接要求更高。從在工作表面上放置網格到拆卸結束是一個復雜的工程。組織是否有序關系到煤炭自燃防治效果。805 綜采面采取順風撤架，鋪網、劈幫的過程中配風量1200m3/min，回撤時配風量為680m3/min。

4.4 鋪網時采空區漏風控制網之前，上隅角采空區15m 處、下隅角采空區20m 處用的白泥密閉；上隅角采空區15m、下隅角采空區20m、35 處，工作面每隔50m 處進行氮氣管預埋，鋪網后支架不移動，上隅角、下隅角均向采空區55m、75m 處噴漿用于堵漏，將下隅角的氮氣注入管更改為35m 處注入氮氣。

4.5 停采期間的安全措施。為了能隨時快速恢復開采，工作面未關閉。從生產停機的第一周期開始，工作班次減少了2 倍，配風量1490m3/min 降低至780m3/min，在工作面框架側面的方向上噴漿35 m 以控制漏風；臨時添加氮氣容量為580m3/h 的制氮機，將氮氣注入下隅角的淺部20m 處，并分析噴涂層中的樣品，氧濃度為8.0%～9.6%，有效阻塞了漏風源頭，原有的制氮機為采空區處注入。

經過15 天的采樣和分析，工作面上160～175 架間的一氧化碳濃度增加，但都低于80ppm，上隅角采空區內測溫度升高了2.8℃，無自燃，且采礦后無異常。這證明當氮氣流過煤體時可以有效降低氧氣濃度并吸收了煤氧化過程中發出的熱量，從而有效減慢煤的溫度上升的速度，并降低環境溫度，從而破壞煤氧化的條件。

綜上所述，煤礦綜采技術應用越來越廣泛，是實現煤礦開采高產高效的有效手段。本文通過對易自燃厚煤層綜放開采過程中的巷道支護施工、防火措施深入分析，提出了防止煤層自燃的新方法。其中巷道超前支護、向煤體注入白泥，噴漿、注氮等措施在確保煤礦安全生產中起著關鍵作用。巷道超前支護有效確保巷道圍巖的穩定性，巷道在使用期間按未出現嚴重失修。從漏氣控制的角度來看，工作表面兩端每隔18m 用白泥創建一個3m 長的隔墻，用珍珠巖密封以有效控制采空區漏風。工作面上空氣的合理分布，向采空區注入氮有效控制了煤的自燃，靈活運用傾斜采煤，氣壓均勻的通風，工作面推進速度保持每天不少于38m，工作面前進350m 以上從未出現煤炭自燃的跡象。