綜放面開切眼綜合防滅火技術(shù)實踐*

唐韓英

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點實驗室;2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

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綜放面開切眼綜合防滅火技術(shù)實踐*

唐韓英1,2

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點實驗室;2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

摘要簡要介紹了白土窯煤礦1101綜放工作面開切眼的基本情況，針對開切眼煤自然發(fā)火情況，制定了以灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術(shù)措施，并對治理效果進行了評價分析。結(jié)果表明，采用綜合防滅火技術(shù)措施處理后，氣體濃度和溫度顯著降低，有效防止了開切眼煤自燃，為類似條件的開切眼煤自燃防治提供了參考。

關(guān)鍵詞綜放開切眼綜合防滅火技術(shù)

綜采放頂煤開采技術(shù)因其高產(chǎn)、高效、掘進率低、生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟效益高的特點，在厚煤層及特厚煤層開采中應(yīng)用較為普遍。然而，綜放工作面開切眼斷面較大，支架等設(shè)備安全時間較長，頂煤較厚，掘進和支護過程中頂煤破碎較為嚴重，煤自燃的危險性也明顯增加。為保證綜放工作面的安全生產(chǎn)，確保井下作業(yè)人員和設(shè)備的安全，白土窯煤礦開展針對綜放面開切眼期間的綜合防滅火技術(shù)研究很有必要。

1　開切眼基本情況

白土窯煤礦1101工作面為綜放工作面，開切眼采用爆破落煤方式，掘進導(dǎo)硐、錨網(wǎng)索支護。掘進期間巷道周圍應(yīng)力重新分布，多次出現(xiàn)煤炮現(xiàn)象；切眼擴刷期間，再次造成應(yīng)力重新分布，加劇了對巷道圍巖完整性的破壞[1-2]。液壓支架安裝期間，工作面安裝到切眼上端頭53#～54#支架上部時，由于拆除原支護單體，造成上方冒落，現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)，綜放支架上部多處發(fā)生冒頂：①下隅角附近冒落空洞長約12 m，且發(fā)生離層；②37#～38#支架上部發(fā)生冒落；③50#支架至回風(fēng)隅角位置冒落，形成較大空洞。使用手持式測溫槍測量50#～54#支架頂部煤體表面溫度為27.6 ℃，CO濃度100×10-6以上。

2　綜合防滅火技術(shù)措施

綜合分析后認為，氣體和溫度異常主要是由于：B1煤層為易自燃煤層，最短自然發(fā)火期僅為31 d，且開切眼斷面大，受礦壓影響易壓裂破碎，存在漏風(fēng)供氧；綜采設(shè)備安裝時，供風(fēng)量小，風(fēng)流溫度較高；安裝時間較長，開切眼的松散煤體氧化升溫時間長，有充分的蓄熱條件，煤體溫度較高，因而切眼附近采空區(qū)易發(fā)生自燃火災(zāi)。針對1101工作面開切眼的實際情況，利用礦井現(xiàn)有防滅火系統(tǒng)及設(shè)備，采用以灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術(shù)措施[3]。

2.1加強監(jiān)測

利用礦井現(xiàn)有的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，通過施工鉆孔或預(yù)埋保護鋼管，并鋪設(shè)取氣束管及測溫元件，對支架上部頂煤及采空區(qū)氣溫、氣體組分和濃度進行監(jiān)測并記錄。

2.2灌注凝膠

開切眼掘進和安裝支架期間，受地應(yīng)力和機械振動的綜合影響，頂煤破碎較為嚴重，裂隙較為發(fā)育，采用灌注凝膠工藝，對破碎煤體進行覆蓋并充填裂隙，減少向破碎煤體漏風(fēng)，隔絕煤與氧氣接觸，預(yù)防頂煤氧化自燃[4]。

2.2.1鉆孔施工

設(shè)計施工鉆孔，終孔位置距煤層頂板約1 m，53#支架冒落處，孔間距、鉆孔角度、具體位置和數(shù)量視現(xiàn)場情況而定。1#～52#架每隔5個支架打一組眼，斜長8 m以上，與水平面成30°～65°夾角，共計施工鉆孔38個，鉆孔總進尺約173 m。鉆孔參數(shù)見表1。

2.2.2灌注凝膠工藝

鉆孔施工后下套管，利用注膠設(shè)備，向支架上部區(qū)域灌注凝膠，注膠工藝見圖1。

由于頂煤破碎較為嚴重，為保證注膠效果，防止凝膠大量流失，采用“少量多次”、“邊施工鉆孔邊注膠”的原則，先后5次注凝膠，共計灌注凝膠21.25 t[5]。

表1　鉆孔參數(shù)

圖1　注膠工藝示意

2.3噴漿

根據(jù)開切眼現(xiàn)場情況，將噴漿處理區(qū)域劃分為兩部分。

(1)支架間及支架后部。為防止凝膠通過裂隙從支架頂部泄漏，先噴漿、再注膠施工，之后再噴漿處理，經(jīng)現(xiàn)場勘察檢驗，噴漿處理區(qū)域漏膠很少，噴漿效果較好。

(2)高冒區(qū)及巷道。由于浮煤已基本冒落，高冒區(qū)鉆孔施工及注膠難度較高，因此，采用噴漿處理。同時，對距離開切眼50m范圍內(nèi)的進、回風(fēng)巷段進行噴漿處理，處理區(qū)域包括巷道兩幫及巷頂，防止巷道內(nèi)松散煤體自燃。

2.4效果分析

對開切眼區(qū)域監(jiān)測，監(jiān)測頻率為3班/d、3次/班，并做好記錄，整理、分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。

表2　氣體含量及溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)

從表2可以看出，煤體表面最高溫度為28 ℃，正常煤壁溫度為8～9 ℃。采取措施處理后，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)未檢測到CO和CH4，煤體溫度逐漸下降至正常溫度并基本穩(wěn)定，說明采用綜合防滅火技術(shù)措施治理開切眼煤自燃效果顯著。

采取措施后，煤體溫度總體呈下降趨勢，并基本穩(wěn)定在10 ℃以下，綜合防滅火措施效果顯著。

3　結(jié)　論

針對白土窯煤礦1101綜放面開切眼自然發(fā)火的情況，采用灌注凝膠為主、噴漿為輔的綜合防滅火技術(shù)措施治理后，未檢測到CO和CH4，煤體表面溫度逐漸下降，從最高28 ℃降至10 ℃以下并基本穩(wěn)定，說明綜合防滅火技術(shù)措施可有效防止開切眼煤自燃。

參考文獻

[1]鄧軍,徐精彩,王洪權(quán),等.新型復(fù)合膠體防滅火技術(shù)及應(yīng)用[J].煤礦安全,2001(12):42-44.

[2]陳俊,吳康華,徐俊.急傾斜工作面綜合防滅火技術(shù)研究與實踐[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2013(4):98-101.

[3]徐精彩.煤自燃危險區(qū)域判定理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2001.

[4]韓云龍.厚煤層綜采放頂煤工作面防滅火技術(shù)的探討[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2002(4):33-34.

[5]高明中.急傾斜煤層開采巖移基本規(guī)律的模型試驗[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2004(3):441-445.

(收稿日期2016-04-26)

*國家安全監(jiān)管總局破解安全生產(chǎn)難題科技攻關(guān)項目(編號：2015PJNT01)；中國煤炭科工集團有限公司科技創(chuàng)新基金項目(編號：2013ZD002)。

唐韓英(1984—)，女，助理研究員，碩士，400037 重慶市沙坪壩區(qū)上橋三村55號。