綜放工作面停采撤面期間防滅火措施

摘要：文章基于某礦綜放工作面撤面期間停采線自然發(fā)火的嚴(yán)重性，重點(diǎn)研究綜放工作面停采撤面期間的防滅火措施。按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)，將防滅火工作分為停采前、停采期間和封閉后。對(duì)每一階段的防滅火工作進(jìn)行了研究，最終建立了以“預(yù)防為主，早期預(yù)報(bào)，紅外探測(cè)、注漿注氮等先進(jìn)防治技術(shù)”為基礎(chǔ)的綜合防治措施，保證了采面的安全回撤，杜絕停采線火災(zāi)事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：綜放工作面；停采線；防滅火

中圖分類號(hào)：TD752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0094-02

綜合機(jī)械化放頂煤采煤法具有產(chǎn)量高、效益好的顯著優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在各礦區(qū)廣泛應(yīng)用。但其丟煤集中的缺點(diǎn)，也給煤炭自燃的防治造成了很大困難。只有解決好防滅火問題，才能充分發(fā)揮綜放工作面的效能。做好綜放工作面開采的防滅火工作，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效工作面的基本保證?；诖耍P者就某礦4326綜放工作面停采撤面期間的防滅火工作談點(diǎn)自己的認(rèn)識(shí)。

1 4326綜放工作面采面條件

4326綜放面位于某礦四采區(qū)下部，傾斜長(zhǎng)300m，工作面走向長(zhǎng)1410m，工作面煤層平均厚度為8.6m，煤層傾角為0°～11°?，F(xiàn)開采3#煤層，該層煤平均厚度為8.65m，煤層具有自燃發(fā)火的傾向（化驗(yàn)為Ⅰ級(jí)），自燃發(fā)火期為1個(gè)月，最短自燃發(fā)火期22天；煤塵具有強(qiáng)的爆炸性，火焰長(zhǎng)度大于400mm；礦井歷年瓦斯等級(jí)鑒定均為低瓦斯礦井，但部分采區(qū)和工作面煤層含瓦斯量較大。

2 煤的氧化特點(diǎn)及最短自燃發(fā)火期

從最短發(fā)火期22天可看出，該礦的自燃發(fā)火現(xiàn)象是較為嚴(yán)重的。綜放開采后的自燃發(fā)火情況見表1所示：

由表1可以看出，停采線自燃發(fā)火隱患占總次數(shù)的22%。而煤炭自燃必須同時(shí)具備四個(gè)條件：（1）煤具有自燃傾向性，并呈破碎堆積狀態(tài)存在；（2）有連續(xù)的供氧條件；（3）熱量易于積聚；（4）有維持煤的氧化過程不斷發(fā)展的時(shí)間。特別是4326超長(zhǎng)綜放面停采期間，上述四個(gè)條件基本同時(shí)存在，這就增加了防滅火的難度，而煤炭自燃預(yù)防是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其實(shí)質(zhì)就是要消除煤炭自燃四個(gè)條件中的一個(gè)或多個(gè)。因此，要保障綜放工作面的安全回撤，必須高度重視停采前后的防滅火工作，消除自燃隱患。

3 4326綜放面停采撤面的防滅火技術(shù)措施

4326綜放工作面停采撤面期間的防滅火分為三個(gè)階段：第一階段是停采前的準(zhǔn)備與預(yù)防；第二階段是停采期間的預(yù)防；第三是封閉后的預(yù)防。

3.1 停采前的準(zhǔn)備與預(yù)防

停采前的準(zhǔn)備工作是保證綜放工作面安全停采撤面的基礎(chǔ)，可從以下四方面考慮。

3.1.1 減少煤與氧接觸幾率。（1）優(yōu)化采煤方式，提高煤炭回收率，距停采線100m范圍內(nèi)，加大放煤量，盡可能減少采空區(qū)遺煤，重點(diǎn)在鋼絲繩和鐵絲網(wǎng)前20m加大放煤力度。（2）噴灑阻化劑和撒布巖粉，在距停采線100m范圍內(nèi)，加大噴灑阻化劑量，并撒布巖粉，減少遺煤暴露時(shí)間。

3.1.2 減少供氧條件，破壞蓄熱環(huán)境。在停采前，為減少采空區(qū)漏風(fēng)，在保證安全生產(chǎn)的前提下，減少工作面風(fēng)量，并在上下隅角設(shè)置擋風(fēng)簾。距回撤通道20m，兩順槽距回撤通道長(zhǎng)各300m、寬各20m范圍內(nèi)埋設(shè)2寸注漿管路，對(duì)工作面上下端頭進(jìn)行注漿，破壞浮煤的蓄熱環(huán)境。

3.1.3 加強(qiáng)氣體監(jiān)測(cè)。工作面回采結(jié)束前加強(qiáng)對(duì)氣體和溫度的監(jiān)測(cè)力度。在回風(fēng)隅角、架前風(fēng)流進(jìn)行取樣分析，采集的氣樣應(yīng)在6h內(nèi)完成分析，最長(zhǎng)不得超過12h，超過12h需重新采集氣樣進(jìn)行分析。分析氣體種類包括O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等氣體。

在工作面回風(fēng)順槽停采后20m留設(shè)一路束管，停采線后部10m留設(shè)一路人工測(cè)氣管。在工作面軌道順槽停采后部30m留設(shè)一路用泵抽氣的束管，停采線后部20m、10m、5m處分別留設(shè)一路人工測(cè)氣管。

3.1.4 其他措施。

（1）在設(shè)置風(fēng)門、密閉等設(shè)施地點(diǎn)備足相應(yīng)物料，各種防滅火材料、設(shè)備及時(shí)到位。

（2）停采前，每隔3組支架，頂梁和掩護(hù)梁的側(cè)護(hù)板全部收回，為防滅火鉆孔的施工創(chuàng)造條件。

3.2 停采期間防滅火措施

3.2.1 綜放工作面的通風(fēng)設(shè)計(jì)。

（1）控制綜放工作面的風(fēng)量，保持風(fēng)量穩(wěn)定在280～340m3/min之間，工作面回撤支架期間每天至少進(jìn)行一次測(cè)風(fēng)。

（2）加強(qiáng)巡回檢查，及時(shí)檢修通風(fēng)設(shè)施，風(fēng)門必須閉鎖，嚴(yán)禁兩道風(fēng)門同時(shí)打開，嚴(yán)禁任何人破壞通風(fēng)設(shè)施，保持通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。

（3）停采后，應(yīng)及時(shí)在工作面停采線進(jìn)、回風(fēng)隅角切頂線位置各施工一道2m厚碎煤墻（或粉煤灰墻），要求接頂、接幫，墻斷面保證能夠封鎖隅角全斷面，減少向采空區(qū)的漏風(fēng)量。

3.2.2 早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。早期的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)可以及時(shí)準(zhǔn)確地為綜放工作面停采撤面期間火災(zāi)發(fā)展初期的各種跡象做出預(yù)警，是火災(zāi)防治的關(guān)鍵技術(shù)。該礦利用氣體分析法、紅外探測(cè)法和溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)了煤炭的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（1）氣體分析法。氣體分析法是目前普遍用來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)自燃火災(zāi)的方法。在工作面上下順槽、工作面中間巷回風(fēng)隅角和工作面內(nèi)設(shè)置束管。工作面內(nèi)每三架向后部布置一個(gè)鉆孔，并下1寸套管，鉆孔傾角向上30°，鉆孔長(zhǎng)度為7～8m，鉆孔間距為4.5m，間隔一個(gè)鉆孔進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)和取樣化驗(yàn)分析，兩天一個(gè)循環(huán)，對(duì)CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2氣體進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)。

（2）紅外探測(cè)法。紅外探測(cè)法是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新的探測(cè)技術(shù)，其原理是自然界的任何物體只要處于絕對(duì)零度之上，都會(huì)自行向外發(fā)射紅外線，通過探測(cè)煤巖體紅外輻射量可測(cè)得煤巖體溫度。井下一旦發(fā)生自燃發(fā)火的跡象，對(duì)其精確定位是必要的，此時(shí)，紅外探測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)便顯現(xiàn)出來(lái)，既可以監(jiān)測(cè)井下自燃發(fā)火隱患的發(fā)生，又可以為準(zhǔn)確的火災(zāi)定位提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)探測(cè)地點(diǎn)分為采空區(qū)探測(cè)和停采線探測(cè)。其中采空區(qū)探測(cè)利用MXX紅外探測(cè)儀，停采線探測(cè)采用ST6紅外探測(cè)儀，紅外測(cè)點(diǎn)見圖1所示：

圖1 紅外測(cè)點(diǎn)布置圖

（3）測(cè)溫法。測(cè)溫法是在工作面向前推進(jìn)的過程中向采空區(qū)預(yù)埋測(cè)溫元件，通過布置通信電纜的方式將測(cè)溫元件采集到的煤低溫氧化過程中的溫度數(shù)據(jù)傳回監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，從而判斷采空區(qū)內(nèi)自然發(fā)火情況。溫度探頭選擇精度較高的Pt100鉑電阻傳感器。在停采線高冒點(diǎn)處、回風(fēng)順槽和采空區(qū)內(nèi)布置溫度傳感器，并進(jìn)行編號(hào)處理。溫度傳感器位置確定后，將其安裝在10～15mm的套管內(nèi)，并對(duì)溫度探頭進(jìn)行加固處理，用黃泥封堵鉆孔，待穩(wěn)定一段時(shí)間后，進(jìn)行溫度測(cè)定。要特別加強(qiáng)對(duì)溫度傳感器的管理和維護(hù)。注意記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)得的煤溫維持在30℃以上時(shí)，要加大測(cè)定力度，并進(jìn)行處理。

3.2.3 自燃的預(yù)防及消除。

（1）注漿與壓注粉煤灰。在工作面兩順槽內(nèi)各預(yù)埋設(shè)注漿管路，出漿口位于停采線后部20m，停采后對(duì)4326上下順槽進(jìn)行注漿或粉煤灰，4326中間巷也要保留一路完好的注漿管，以備在需要時(shí)進(jìn)行注漿。

（2）堵漏防滅火?？諝獾墓┙o是煤自燃的必要條件，堵漏防滅火是煤礦井下防治煤炭自燃的有效手段和根本措施。綜放工作面停采以后，高冒點(diǎn)和向采空區(qū)的漏風(fēng)還將繼續(xù)。因此，堵塞高冒點(diǎn)和向采空區(qū)的漏風(fēng)、隔絕供氧是防止煤炭自然發(fā)火的必要措施。

在綜放停采線上下隅角分別建一道板閉，然后采用艾格勞尼（或羅克休）快速堵漏泡沫進(jìn)行充填噴涂，消除上下隅角向采空區(qū)的漏風(fēng)。工作面防止向采空區(qū)漏風(fēng)措施施工完畢后，立即對(duì)工作面采空區(qū)進(jìn)行大流量壓注稠黃泥漿，以不影響綜放工作面回撤為準(zhǔn)。要加強(qiáng)觀察，防止?jié){。

在綜放停采線實(shí)體煤側(cè)打鉆壓注阻化劑（MgCl2），鉆孔按三花眼布置，鉆孔間距為2.5m，長(zhǎng)度為5～6m，停采線噴灑壓注總量在20t左右。

（3）采空區(qū)注氮防滅火。對(duì)采空區(qū)的防滅火可采用注氮方式。采空區(qū)注入惰性氣體后，可對(duì)采空區(qū)三維立體空間進(jìn)行惰化，沖淡了氧氣與煤炭的接觸，從而可防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火。

現(xiàn)階段應(yīng)加快地面注氮機(jī)的布置，使其在短時(shí)期內(nèi)能投入使用。若不能使用，可使用移動(dòng)式注氮機(jī)，一旦出現(xiàn)回風(fēng)流中CO濃度有較快的上升趨勢(shì)時(shí)，把注氮機(jī)的氮?dú)獬隹谂c上下順槽注漿系統(tǒng)管路連接并實(shí)施向采空區(qū)注氮。

在進(jìn)行注氮作業(yè)時(shí)，為保證采面安全，面內(nèi)必須懸掛便攜式兩用儀和化學(xué)氧自救器。一旦氧氣低于18%，能使工人安全撤離。

3.3 封閉后防滅火措施

灌注泥漿。在綜放工作面安全回撤完畢后，要迅速密閉上下順槽，并灌注泥漿。

停采線實(shí)現(xiàn)均壓通風(fēng)。當(dāng)工作面受到采空區(qū)有害氣體異常涌出的威脅時(shí)，對(duì)停采線采取均壓措施。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過對(duì)綜放開采后自然發(fā)火情況統(tǒng)計(jì)，停采線自然發(fā)火隱患占22%，必須對(duì)工作面撤面期間的停采線采取防滅火措施。

（2）對(duì)4326綜放工作面停采撤面期間的防滅火工作按時(shí)間節(jié)點(diǎn)分為停采前、停采期間和封閉后，并根據(jù)不同階段的特點(diǎn)制定防滅火措施。

（3）對(duì)于4326超長(zhǎng)綜放工作面停采撤架期間的防滅火采取以“預(yù)防為主，早期預(yù)報(bào)，紅外探測(cè)、注漿注氮等先進(jìn)防治技術(shù)”為基礎(chǔ)的綜合防治措施，以保證采面安全回撤。

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作者簡(jiǎn)介：黃燕波（1985—），男，同煤集團(tuán)塔山煤礦生產(chǎn)部副部長(zhǎng)，研究方向：采礦工程。