官地礦28412 工作面采空區綜合防滅火技術

李 強

（山西西山煤電有限責任公司官地礦，山西 呂梁 033000）

1 工程背景

官地礦隸屬于山西焦煤西山煤電集團公司，位于西山煤田的前山礦區，距太原市西南17.5 km，行政區劃分屬太原市萬柏林區。該礦建于1960 年，井田面積103.4 km2，工業儲量11.096 億t，可采儲量7.197 億t，服務年限102 年，礦井年生產能力700 萬t。井田內主要含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下山西組，共含煤14層，可采煤層有2、3、6、8、9 號煤層5 層，平均總厚為16.5 m。官地礦實行礦、區、隊三級管理，設有三個生產采區、一個工程區，另有機電、運輸、通風、綜安等輔助生產區。全礦有3 個綜采隊、3 個掘進隊、3 個工程隊。在冊職工6612 人。官地礦采用前進式盤區六層聯合布置，分南、北、中三大盤區，從上到下順序開采。礦井生產水平為+1051 m，+880 m 作為輔助水平，垂直于井田南北走向在+1050 m 水平沿9#煤層底板布置三條運輸大巷，南部、中部、北部三條回風大巷沿2 號煤層布置。礦井采用混合式通風，主井、副井、南部井作為進風井，東風井、南風井作為回風井，通風方法為抽出式，工作面采用長壁后退式全部垮落采煤法，綜合機械化開采。官地礦28412 工作面位于四采區8#、9#煤層南部，工作面走向長1688 m，傾向寬185 m，采用Y 型通風方式，煤層有自燃傾向性，自然發火期為1～3 個月。

2 沿空留巷側Y 型通風監測分析

2.1 Y 型通風采空區漏風測定

在28412 工作面一共布置1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共7 個測風點。機巷布置1#測風點，風巷布置2#測風點，回風巷布置7#測風點，風巷留巷布置3#、4#、5#、6#、7#共4 個 測 風 點，4#、5#、6#、7#測風點固定，1#、2#、3#測風點隨工作面推進而調整位置。各測風點監測數據見表1。

表1 測風點監測數據情況

2.2 Y 型通風采空區漏風分布規律分析

從表1 可知，28412 工作面Y 型通風采空區漏風量在370～400 m3/min 之間，28412 風巷外段貫通后，因通風系統調整，漏風量在265～299 m3/min 之間，其中0～130 m 范圍內最大漏風量68 m3/min，130～230 m 范圍內最大漏風量為195 m3/min，230～330 m 最大漏風量65 m3/min，330 m 以外最大漏風量19 m3/min。留巷側Y 型通風采空區漏風范圍為工作面上出口往留巷方向0～330 m 位置處，最大漏風強度在230～330 m 位置處。

3 Y 型通風采空區防滅火技術應用

3.1 采空區煤自燃危險區域劃分

利用自制氣體采樣系統對Y 型通風采空區氣體進行采集和分析，可以得到28412 工作面回采期間采空區遺煤范圍相關數據，浮煤厚度h≥0.3 m區域、工作面初采線、F8 斷層區域、停采線都為自燃危險區域。

通過分析采空區遺煤范圍及自然發火危險區域的劃分情況，研究提出了28412Y 型通風工作面采空區采用堵漏風、灌漿、預測預報的綜合防滅火技術。

3.2 采空區煤自燃預測預報

（1）鄰近采空區。在28412 工作面鄰近的28410 工作面、28414 工作面采空區沿空側布置防火觀測點，利用自制氣體采樣系統定期進行取樣分析，如圖1 所示。

（2）工作面。進回風隅角、支架架檔、留巷側采空區設置防火觀測點，利用自制氣體采樣系統定期取樣分析。

（3）底抽巷。施工防火措施鉆孔，利用自制氣體采樣系統定期取樣分析。

圖1 防火觀測點示意圖

3.3 采空區煤自燃堵漏風技術

28412 工作面采空區煤自燃堵漏風技術應用示意圖如圖2 所示。

圖2 28412 工作面采空區堵漏風示意圖

（1）沿空側煤柱進行注漿堵漏。回采前對工作面機巷沿空煤柱每隔10 m 施工一個注漿孔，采取注漿加固堵漏措施封堵漏風通道。

（2）進風側封閉墻噴注漿堵漏。對鄰近28410機巷封閉墻墻面及頂底幫圍巖進行噴注漿加固措施封堵漏風通道。

（3）封閉東翼1#抽采巷。東翼1#底抽巷1#聯巷之間存在著裂隙，對東翼1#抽采巷進行封閉，隔離漏風通道。

（4）優化工作面通風系統。在不同風量下對采空區漏風強度及范圍進行數據監測，從該數據反過來調整工作面風量，確定28412 工作面總風量為1480 m3/min，機巷風量為1080 m3/min，風巷風量為380 m3/min。

3.4 采空區煤自燃灌漿技術

針對28412Y 型通風工作面采空區的特點，設計采用固定式灌漿站進行集中灌漿，其主要工序集中在注漿站完成。28412 風巷留巷側灌漿管路連接示意圖如圖3，在28412 風巷預埋灌漿管路（Φ89×4.5 mm）500 m，自切眼開始每30 m 布置一個灌漿孔，灌漿孔外露200 mm，布置完后用悶蓋悶死，連接好灌漿軟管。當工作面初采推進30 m時，就開始進行預防性灌漿，防止采空區自然發火。

圖3 28412 風巷留巷側灌漿管路連接示意圖

28412 工作面初采線區域、F8 斷層遺煤區、其他遺煤區灌漿量分別為2.04×104m3、1.17×104m3、1.92×104m3。

3.5 采空區煤自燃灌注化學阻燃材料

在三采區東翼2#抽采巷施工防火措施孔，采用從工作面的上下隅角沿工作面采空區傾向同時布置的方式，16 個×4 組=64 個防火措施孔，通過防火措施孔向采空區灌注史達夫阻燃材料，灌注量共58.4 t，利用史達夫制成的漿液進行選擇充填覆蓋，在采空區形成隔離條帶。

4 效果分析

（1）留巷側采空區觀測點

選擇留巷側采空區1#（開切眼位置）、7#（F8斷層）觀測點進行應用效果考察。1#、7#觀測點CO 變化曲線如圖4，1#、7#觀測點CO 濃度均在15 ppm 以下，基本穩定在5～10 ppm 之間，工作面開切眼位置和F8 斷層兩危險區域沿空側CO 濃度都得到了有效控制，綜合防滅火技術應用效果理想。

圖4 1#和7#監測孔CO 變化曲線

（2）底抽巷防火觀測點

在底抽巷布置8#監測點，CO 濃度變化曲線如圖5。從圖5 數據可知，8#監測點即F8 斷層距離切眼355 m 處位置CO 濃度最大達111 ppm，采用綜合防滅火技術后，8#監測點處位置CO 濃度為0，應用效果良好。

圖5 8#監測孔CO 變化曲線示意圖

5 結 論

以西山煤電集團官地礦28412 無煤柱沿空留巷開采工作面為研究對象，開展了采空區綜合防滅火技術的研究應用。對28412 工作面采空區漏風進行測定，分析漏風分布規律，確定留巷側Y 型通風采空區漏風范圍為工作面上出口往留巷方向0～330 m位置處，最大漏風強度在230～330 m 位置處；劃分了工作面采空區煤自燃防火危險區，提出了堵漏風、灌漿、“三位一體”預測預報綜合防滅火技術并實施，工作面危險區域沿空側CO 濃度均控制在15 ppm 以下，取得了良好的應用效果。