綜合防滅火技術(shù)在ZF42105工作面治理中的應用

王俊龍

（陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司,陜西 銅川 727200）

煤炭自燃是煤礦重大災害之一，煤層或采空區(qū)一旦發(fā)生自燃，造成的后果是非常嚴重的。本文通過對陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司ZF42105工作面采空區(qū)高溫點采取的綜合防滅火措施，來闡述綜合防滅火技術(shù)對預防惡性火災事故的重要作用。

1 引言

陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司礦井自1992年10月開始籌建，現(xiàn)礦井生產(chǎn)能力已達到100萬t/a。柴家溝煤礦為一對主副斜井配斜風井單水平開拓，主井斜長697.8m，副井斜長681.7m，主副井坡度均為23°，風井斜長468.1m，坡度為25°。井田可采煤層為4-2煤層，煤層傾角3-5°，煤層平均厚度為5.61m。經(jīng)陜西省煤炭工業(yè)局2009年度煤礦瓦斯等級鑒定，礦井瓦斯相對涌出量為2.76m3/噸，絕對涌出量為5.59m3/min,屬低瓦斯礦井。礦井采用中央分列式通風，即主副井筒進風邊界風井回風，自然發(fā)火期為3-6個月，屬于易自燃煤層。

2 ZF42105工作面簡介

ZF42105綜放工作面位于一盤區(qū)的第五個工作面，該面采用綜合機械化放頂煤開采，工作面配備風量為1050m3/min，相對普通綜采工藝采空區(qū)遺煤較多，遺煤厚度極易超過0.4米。因此容易發(fā)生采空區(qū)煤炭自燃。

2007年5月經(jīng)西安科技大學對柴家溝煤礦4-2煤層自然發(fā)火狀況進行鑒定，鑒定礦井為“一級”自然發(fā)火礦井，現(xiàn)開采的4-2煤層的自然發(fā)火期鑒定結(jié)果為：3-6個月，最短自然發(fā)火期鑒定結(jié)果為：36天，煤層自然傾向性等級屬一類，容易自燃。

3 ZF42105工作面臨時密閉措施

針對CO超限出現(xiàn)安全隱患這一情況，陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司迅速采取措施，邀請西安科技大學教授和防滅火方面的有關(guān)專家進行現(xiàn)場勘查，制定了治理方案：

（1）立即對采面封土袋墻，每三天封一次，主要封堵兩端頭。

（2）注氮：從即日起對采面加大注氮，從原來的每日12小時變?yōu)?4小時連續(xù)注氮（以500m3/小時為主）。

（3）注凝膠：從即日起由原來每月注凝膠3次變?yōu)槊咳杖噙B續(xù)注膠。

（4）兩端頭噴曬阻化劑：每日三班對兩端頭進行噴灑阻化劑。

通過對采空區(qū)開放式注氮、端頭封堵（10米/次）、端頭墻后注凝膠及加快推進速度的措施，截止11月3日工作面回風流CO氣體基本得到控制，在一定范圍內(nèi)浮動，采空區(qū)出水溫度正常23℃，工作面上隅角無明顯氣味，無煙霧。根據(jù)銅川市煤監(jiān)局、宜君縣煤炭工業(yè)局要求，11月6日對42105工作面實施臨時封閉。

4 工作面封閉后治理方案

根據(jù)柴家溝現(xiàn)有的防滅火設(shè)備和42105工作面的實際開采條件，工作面封閉后主要采取采空區(qū)封閉式注氮的治理措施，通過降低氧氣濃度惰化采空區(qū)，控制高溫點的發(fā)展并達到安全狀態(tài)。然后輔助其它措施對采空區(qū)進行降溫處理，并通過調(diào)節(jié)通風系統(tǒng)，降低上下端頭密閉壓差，減少漏風量。為盡快對采空區(qū)內(nèi)高溫點進行處理，創(chuàng)造啟封條件，在封閉期間初步設(shè)計以下方案。

4.1 采空區(qū)注氮

氮氣防滅火技術(shù)是利用制氮設(shè)備制取氮氣，通過管路注入采空區(qū)等煤炭可能自燃的區(qū)域。主要用于防治采空區(qū)自然發(fā)火和瓦斯爆炸，加快封閉并熄滅火區(qū)的過程模式。在封閉滅火過程中，氮氣不會損壞或污染機械設(shè)備和井巷設(shè)施，火區(qū)可以較快恢復生產(chǎn)。氮氣防滅火技術(shù)與均壓和其它堵漏風措施配合應用，防滅火效果較好。

工作面封閉以后，采用井下移動式注氮設(shè)備向采空區(qū)連續(xù)注氮，運輸順槽注氮管路利用開采期間采空區(qū)的預埋管路，距離工作面40米左右；回順在封閉工作面前從上隅角引出一趟措施管路，引至密閉墻外，可以根據(jù)注氮需要進行注氮，注氮管路布置如下圖1所示。

注氮設(shè)備主要性能指標：

制氮工藝：碳分子篩變壓吸附

氮氣產(chǎn)量：≥450m3/h；

氮氣純度：≥97%。

氮氣壓力：≥ 0.6MPa

4.2 調(diào)整通風系統(tǒng)

（1）礦井總風量調(diào)節(jié)。根據(jù)礦井供風需要，適當降低礦井總供風量。

（2）工作面封閉以后，對原有工作面的通風系統(tǒng)進行局部調(diào)整，在進風巷道處打開105通道風門，改變原來進風風流方向，減少進風順槽的供風量；在回風巷道處，適量調(diào)節(jié)105面回順聯(lián)絡(luò)巷風窗，形成軌道下山——回順聯(lián)絡(luò)巷——回風下山風路，從而降低密閉內(nèi)外壓差，最終形成封閉工作面處于風流短路的狀態(tài)，減少密閉區(qū)內(nèi)的漏風量。

4.3 工作面密閉內(nèi)氣體及溫度監(jiān)測

為了對封閉工作面的氣體進行監(jiān)測，及時掌握采空區(qū)內(nèi)高溫點的發(fā)展狀態(tài)，在工作面封閉期間，提前在上、下端頭及密閉墻內(nèi)部預留了觀測管。

5 結(jié)束語

綜上所述，ZF42105工作面采空區(qū)高溫點的治理方案高效快捷，阻止了一起因煤自燃而發(fā)生惡性爆炸事故的發(fā)生。從這個工作面從治理、封閉、啟封過程中所采取的措施中，可以看出綜合防滅火技術(shù)在采空區(qū)煤自燃隱患中所發(fā)生的重要作用。通過ZF42105工作面出現(xiàn)煤自燃安全隱患后采取的綜合防滅火技術(shù)，可以得出“以防為主、提前控制”作為綜合防滅火技術(shù)的總的指導方針在任何時候都是有效的。

[1]42105工作面封閉后高溫區(qū)治理方案[S].陜西集華柴家溝礦業(yè)有限公司 西安科技大學,2009(11).