孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)應(yīng)用研究

潘宏波

（山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)錦瑞煤業(yè)有限公司，山西 呂梁 033000）

工作面防滅火一直是自燃、易自燃煤層礦井安全工作的重點(diǎn)，也是廣大專家學(xué)者的研究方向[1-2]。孤島工作面由于兩側(cè)均為采空區(qū)，其兩側(cè)端頭受采動(dòng)影響劇烈，煤柱易出現(xiàn)大量裂隙，極易與采空區(qū)導(dǎo)通，加大了防滅火工作的難度，需對(duì)其進(jìn)行深入研究[3-4]。本文通過(guò)井下應(yīng)用分析孤島工作面回采期間的防滅火技術(shù)措施，總結(jié)其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可為類似情況工作面防滅火提供參考借鑒。

1 工程概況分析

1.1 工作面概況

錦瑞煤礦8208工作面屬于孤島工作面，兩順槽與8206面、8204面采空區(qū)之間煤柱均為5m；工作面煤層底板標(biāo)高+510.6～ +462.2m；工作面開(kāi)采8號(hào)煤，煤層局部含有泥巖、粉砂巖夾矸，厚度0～0.8m，平均0.3m；煤層硬度1～3；煤厚變化幅度較大，厚度在2.7～5.3m之間，平均4.06m；傾斜方向上煤層傾角0～9°，平均3°，總體上北高南低，東高西低；屬于自燃煤層。該面回采區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造中等偏復(fù)雜，掘進(jìn)期間實(shí)際揭露正斷層9條、底鼓3條，三維地震勘探測(cè)得處在回采區(qū)域內(nèi)有2條正斷層。

1.2 煤層自燃分析

根據(jù)8208孤島工作面情況，其存在的煤層自燃區(qū)域如下：

（1）鄰近采空區(qū)自燃。8208工作面與鄰近采空區(qū)間煤柱為5m，煤柱易被壓裂而產(chǎn)生裂隙向鄰近采空區(qū)漏風(fēng)。由于鄰近采空區(qū)遺煤較多，且已被氧化，其溫度可能比較高，如果8208工作面開(kāi)采過(guò)程中煤柱壓裂并向老空區(qū)漏風(fēng)，極有可能發(fā)生相鄰采空區(qū)自燃。

（2）煤柱斷層帶、破碎帶和導(dǎo)通采空區(qū)的工作面順槽附近等區(qū)域出現(xiàn)自燃。8208工作面順槽已揭露一些斷層，并已切空煤柱，可形成鄰近采空區(qū)之間的漏風(fēng)通道，自燃危險(xiǎn)性較大。

（3）采空區(qū)兩道、開(kāi)切眼和停采線煤體自燃。工作面安裝設(shè)備初采期間和停采撤架期間開(kāi)采速度慢，且不放煤，極易出現(xiàn)煤層自燃。

2 孤島工作面回采期間防滅火技術(shù)

2.1 切眼處注復(fù)合膠體防火

為了防止相鄰采空區(qū)的遺煤自燃，通過(guò)鉆孔向鄰近采空區(qū)兩道壓注粉煤灰膠體。

（1）注膠范圍

在工作面推過(guò)切眼后，強(qiáng)制放下工作面兩道頂煤，并向碎煤里壓注復(fù)合膠體，在工作面兩側(cè)形成長(zhǎng)寬高分別為15m、10m和8m的膠體隔離帶，可以有效防止采空區(qū)漏風(fēng)。如圖1所示。

圖1 切眼處注膠防火

（2）注膠鉆孔布置

注膠鉆孔位于工作面切眼前方進(jìn)風(fēng)順槽頂板內(nèi)，共施工兩個(gè)注膠鉆孔，一個(gè)鉆孔開(kāi)孔位置在進(jìn)風(fēng)順槽頂板中部，另一個(gè)鉆孔開(kāi)孔位置在進(jìn)風(fēng)順槽外幫1m，兩個(gè)注膠鉆孔孔底均位于切眼中部距底板6m處。在工作面推出切眼后，向工作面采空區(qū)注膠。

（3）注膠前的準(zhǔn)備工作

注膠前采用碎煤袋封堵工作面兩側(cè)端頭支架后部懸頂空間，要求接頂，且沿走向充填厚度為2m，以減少膠體泄漏，封堵嚴(yán)實(shí)方可進(jìn)行注膠作業(yè)。如圖2所示。

圖2 采空區(qū)兩道沙袋充填示意圖

（4）注膠量及膠體材料用量

結(jié)合8208工作面實(shí)際情況，結(jié)合本礦以往防滅火工作經(jīng)驗(yàn)，以及本次注膠范圍，綜合確定8208孤島工作面切眼注膠隔離帶空隙率為0.5，注膠量為720m3。

2.2 正常生產(chǎn)期間工作面防滅火

在工作面正常回采期間，為防止采空區(qū)漏風(fēng)需采取以下措施：（1）在兩側(cè)隅角懸掛風(fēng)簾；（2）每隔50～60m在工作面兩側(cè)隅角建立一個(gè)沙袋墻，墻厚為2m，并在其頂部安裝灌漿膠管；（3）隨著工作面向前推進(jìn)，兩側(cè)隅角頂板垮落與沙袋結(jié)合，之后采用膠管進(jìn)行注膠，最終沿回風(fēng)順槽和運(yùn)輸順槽形成一定數(shù)量的膠體隔離段；（4）進(jìn)風(fēng)順槽膠體隔離段沿傾向長(zhǎng)8m，沿工作面方向?qū)?m，高度切頂，回風(fēng)順槽沿傾向長(zhǎng)6m，沿工作面方向?qū)?m，高度為3m。如圖3所示。

圖3 工作面注膠防滅火

2.3 工作面臨時(shí)停采的防火措施

工作面需臨時(shí)停采時(shí)，為防止采空區(qū)自燃需采取以下措施：（1）按照工作面停采安排，提前三天在工作面兩側(cè)隅角施工沙袋墻，并注入膠體填充懸頂空間，需保證膠體充實(shí)結(jié)頂；（2）工作面停采時(shí)在進(jìn)風(fēng)順槽頂板向采空區(qū)施工鉆孔進(jìn)行注膠，注膠量不小于150m3；（3）工作面停采后減小50%的工作面進(jìn)風(fēng)量，并需每班安排專人對(duì)工作面氣體、風(fēng)量進(jìn)行檢測(cè)，并檢查通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)構(gòu)筑物的可靠性，如有異常及時(shí)匯報(bào)處理；（4）如果工作面停采時(shí)間較長(zhǎng)，需采取注氮防滅火措施，并建立束管檢測(cè)系統(tǒng)，時(shí)刻檢測(cè)采空區(qū)氣體。

2.4 工作面停產(chǎn)撤架期間的防滅火

（1）工作面在準(zhǔn)備停采時(shí)，為防止采空區(qū)漏風(fēng)，在滿足工作面防瓦斯、防塵的前提下，應(yīng)減小工作面進(jìn)風(fēng)，并采用沙袋對(duì)兩側(cè)隅角懸頂空間進(jìn)行封堵；

（2）工作面停采時(shí)，在兩側(cè)隅角注復(fù)合膠體建立隔離帶，隔離帶長(zhǎng)12m，寬7m，高5m；

（3）工作面停產(chǎn)撤架時(shí)，進(jìn)風(fēng)量減小到50%，并采取均壓措施，減少漏風(fēng)；

（4）做好應(yīng)急防滅火準(zhǔn)備工作，在撤架之前提前準(zhǔn)備注膠作業(yè)施工設(shè)備；

（5）提高施工組織管理，科學(xué)合理安排工作面撤架施工作業(yè)，加快撤架施工進(jìn)度，應(yīng)在一個(gè)半月內(nèi)完成撤架封閉采空區(qū)；

（6）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，在撤架施工作業(yè)時(shí)，必須每班安排專人進(jìn)行氣體、溫度監(jiān)測(cè)，如有異常，及時(shí)進(jìn)行注膠防滅火；

（7）工作面完成全部撤架工作后，及時(shí)建立防火密閉，需留設(shè)注膠管路和束管監(jiān)測(cè)孔。

3 應(yīng)用效果分析

通過(guò)采取以上防滅火技術(shù)措施，對(duì)工作面回采期間采空區(qū)及進(jìn)回風(fēng)流中的標(biāo)志性氣體和溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)CO超限或溫度異常應(yīng)及時(shí)采取注復(fù)合膠體等防滅火措施進(jìn)行處理。有其他自燃標(biāo)志氣體，可據(jù)之判斷自燃溫度較高，立即采取堵漏風(fēng)、注復(fù)合膠體的防滅火措施。由于及時(shí)采取各項(xiàng)措施，在整個(gè)工作面回采過(guò)程中未出現(xiàn)采空區(qū)和順槽發(fā)火而導(dǎo)致停產(chǎn)現(xiàn)象，保證了工作面安全開(kāi)采。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)分析，找出孤島工作面在開(kāi)采過(guò)程中易出現(xiàn)自燃的區(qū)域：工作面鄰近采空區(qū)自燃；煤柱斷層帶、破碎帶和導(dǎo)通采空區(qū)的工作面順槽附近等區(qū)域出現(xiàn)自燃；采空區(qū)兩道、開(kāi)切眼和停采線煤體自燃。

（2）提出了工作面開(kāi)切眼、正常回采期間、鄰近停采時(shí)以及停采撤架期間的防滅火技術(shù)措施，在8208工作面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，對(duì)工作面回采期間采空區(qū)及進(jìn)回風(fēng)流中的標(biāo)志氣體和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)措施。在工作面整個(gè)回采過(guò)程中未出現(xiàn)采空區(qū)發(fā)火現(xiàn)象，保證了工作面安全回采。