礦井沿空留巷工作面采空區綜合防滅火技術探究

尹 豹

（晉能控股煤業集團澤州天安煤業有限公司，山西晉城048000）

就井下作業而言，影響安全的主要因素就是煤層自燃，按照相關數據得知，目前，我國的所有礦井內，大概有一半左右的回采煤層存在自燃發火。由于要避免自燃發火在所開采煤炭中，不少研究學者開展了防滅火技術方面的研究，存在以下措施，三相泡沫、注氮、注凝膠、阻化劑的噴灑、注水到采空區等。當對礦井進行開采期間，可以使用上面所講的措施來把煤層發生自燃所帶來的影響降低。因為廣泛使用了沿空留巷技術，進而緩解了一部分礦井在采掘交替時所產生的緊張狀況，可是會在一定程度上增加采空區的漏風強度與漏風率，這樣就會使采空區遺煤發生自燃發火的幾率增加。所以，在本文內，把晉能控股煤業集團某礦的1506綜采工作面當作工程案例，主要研究了防滅火技術在沿空留巷工作面采空區的使用，來保證礦井生產的安全性。

1 簡述工程狀況

在晉能控股煤業集團某礦井田中，其面積大概在36km2左右，把該礦井的生產能力核定成1.8Mt/a，11號、7號、5號、3號、2號等煤層是需要開采的主要煤層，所使用的開拓手段是平硐、斜井，在現在，生產水平主要是+800m、600m左右。使用到礦井中的通風方式是混合式的。該礦井所開采的區域中，有比較復雜的水文地質，在生產過程中，一般涌水量在356～423m3/h范圍中。

在1506綜采工作面中，對5號煤層進行開采時，若想對回風巷進行保留，所使用的沿空留巷措施是切頂卸壓，并且采面的傾向長度的平均值是186m，其走向長度的平均值是1658m，所使用的通風方式是Y 型的，一般的通風量是1780m3/min。在對5 號煤層進行回采時，其煤層的平均厚度是3.5m，在頂板中最主要的就是粉砂巖與砂質泥巖，該煤層一般的自燃發火周期在96～180d 之間。在采面開采區域中，有比較復雜的地質條件，并且DF21斷層影響著該工作面的回采。

2 分析沿空留巷工作面采空區遺煤發生自燃發火的風險

在采空區中的遺煤在發生自燃時要符合遺煤的自燃發火這一傾向；堆積的破碎狀態是煤體所表現出來的狀態；有較好的供氧狀況。在該煤層中，自燃發火的傾向屬于Ⅱ類，最短的自燃發火周期是96d；所使用的留巷措施是切頂卸壓，Y型的通風方式，在采空區中，漏風強度與區域都比較大，進而有良好的供氧狀況供給給遺煤；在對采面進行回采時，由于煤炭回采、地質結構等所帶來的影響，就會使不少煤炭遺煤留在采空區中。經過對上面的因素進行分析發現，該工作面中的采空區中的遺煤發生自燃發火的風險比較大，要把所使用的防滅火技術方法給提出來，并且是針對性的，這樣就能使回采采面時的環境的安全性更高。

3 綜合的防滅火技術

3.1 采空區遺煤自燃發火危險性預測

防火觀察點的布置，所布置的位置是靠近1502 采空區，1502 采空區與1506 綜采工作面相鄰，在測定采空區中的氣體成分時，要使用人工檢查與按時取樣等方式；把防火觀察點布置到該1506工作面的留巷側處、回風的上隅角處、液壓支架的架擋處，并且防火觀察點在布置到的留巷側處時，相鄰觀察點之間的距離是60m，把人工檢查與按時取樣方式使用到所有觀察點中。在發現有導致自燃發火性質的氣體存在于采空區中時，就要馬上采取針對性措施，來治理其自燃發火。

3.2 漏風封堵技術的工作原理

當未回采采面時，就是注漿固定留巷一側IDE 煤柱，所布置的注漿鉆孔的距離是10m，所選擇的注漿漿液是化學漿液，是高分子的、較好封堵成效的。用噴漿來堵漏該工作面的巷道的巷幫、底板與其進風一側的密閉墻，進而使其漏風量降低。由于持續推進該工作面，就有漏風裂隙出現在采空區和采面的底抽巷中，并且是貫通的，這樣就會使采空區的漏風量增加，所以，要把采面底部的底抽巷進行封閉，并且封閉會使用到瓦斯，這樣有利于對漏風通道進行隔絕。

對采面的供風量進行優化，當對該工作面進行回采時，要實際測試布置到留巷段處的測風點在風量不同時的采空區的漏風強度、漏風區域，最后結果得知，把工作面的供風量要控制到1500m3/min 左右，而且風巷與機巷的風量的控制對應的風量約為400m3/min、1100m3/min 就可以使通風符合采面正常生產的需要，并且采空區有較為小的漏風。所以，要降低采面的供風量，從1780m3/min下降到1500m3/min。

3.3 灌漿技術在采空區的工作原理

經過由地面的東風井灌漿站來集中灌漿該工作面的采空區。把管路布置到該工作面的風巷中，并且該管路用于集中灌漿，數量是1 趟，把型號是?50mm 的灌漿管使用到留巷側，并且采空區中灌漿管布置著灌漿孔，相鄰灌漿孔之間的距離是30m，該灌漿孔可以循環對采空區進行灌漿，圖1就是其詳細的采面灌漿系統布置圖。

圖1 采面灌漿系統布置圖

當最開始開采該工作面時，因為有不少遺煤存在于采空區，若想防滅火遺煤可以使用循環灌漿措施，在最開始開采時，一共使用的灌漿量大概在2.10×104m3左右；在采面一直回采到DF21斷層處時，由于斷層所產生的影響，就會降低了推進速度、增加了采空區中的遺煤量而且遺煤是不完整的，所以，在這個過程中，要把灌注量增加，且使用黃泥灌漿，黃泥漿灌漿量累計在2.18×104m3左右。

3.4 采空區化學阻燃材料的灌注

按照井下巷道所布置的層位與層位之間的關系且化學阻燃材料的灌注的下降會影響著煤炭的回采，就把瓦斯抽采東翼的3號煤層巷進行鉆孔給提出來，該工作面由于鉆孔，就會可以把化學阻燃材料灌注到該采空區中。在對鉆孔進行布置時，要與采面傾向相同，相鄰鉆孔之間的距離是300m，所布置的組數是4 組、1 組內存在的灌注鉆孔數量是4個。經過把化學阻燃材料中的史達夫材料灌注到采空區中，就會促進隔離形成于采空區中。在該工作面進行回采的過程中一共灌注的史達夫化學阻燃材料大概在62t左右。

3.5 其他防滅火技術

當對該工作面進行回采時，可以把阻化劑噴灑在頂底板、煤壁的遺煤等處；稍微加快采面的推進進程等措施最快速度地把采空區中的所有遺煤送至窒息帶中。把密封墻體使用到留巷段中一些有不小漏風的地方，并且使用的材料是高水充填的，使采空區中的漏風量降低。

4 分析現場使用的效果

把測點布置到留巷段處，可以測定采空區中的自燃發火主要的氣體成分，把1號測點布置到最開始回采期間，當過DF21斷層時，可以對2號測點進行布置，圖2就是采空區內CO濃度監測結果圖。

圖2 采空區內CO濃度監測結果

在圖2 中能夠發現，CO 在過DF21斷層與最開始回采時濃度都進行了控制，一直要小于15×10-6，所使用的防滅火的措施的效果比較好。

5 結束語

（1）在該工作面中，所使用的留巷技術是切頂卸壓，該技術可以保留采面的風巷，進而服務于1508工作面的正常生產，與此同時，用Y 型通風方式取代固有U型通風方式。有不少因素會影響5號煤層，并且5號煤層是所開采的煤層，那么就會有自燃發火的風險存在于采區的遺煤中，就會威脅采煤的安全性。

（2）把監測采空區中存在的自燃發火的氣體成分的風險給提出來，把綜合防滅火方法給提出來，包括化學材料的灌注、灌漿、采空區中的漏風下降等，而且還和采面推進進程加快、采空區中遺煤降低、阻化劑的噴灑等防滅火方法相輔助。在使用到現場之后，把CO在過DF21斷層與最開始回采時的濃度進行控制，要一直小于15 × 10-6，在對采面回采時，采空區中CO 濃度的監測幾乎為零，綜合防滅火技術使用到現場的效果較好。