厚煤層底分層掘進防治自燃發(fā)火技術(shù)

張成強

摘 要：在厚煤層分層開采過程中，煤層的自然發(fā)火是影響礦井安全生產(chǎn)的重要隱患之一，也是制約礦井高產(chǎn)高效建設(shè)的重要因素。有效地預(yù)防煤層自然發(fā)火是厚煤層分層技術(shù)中研究的關(guān)鍵課題之一。

關(guān)鍵詞：厚煤層；自然發(fā)火；防止

中圖分類號： TD82 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）21-160-21 底分層開采煤層掘進自燃發(fā)火的內(nèi)在因素

1.1 松散煤體較多

頂分層開采后，松散煤體遺留在采空區(qū)，尤其是地質(zhì)構(gòu)造帶附近浮煤量大，頂分層開采時使用化學材料加固頂板使遺煤初始溫度進一步提高。

1.2 產(chǎn)熱條件好、散熱條件差

底分層掘進時，頂部采空區(qū)松散煤體已經(jīng)過初次氧化升溫，原始煤溫高，再次氧化時，產(chǎn)生的熱量增加；采空區(qū)松散煤體所含水份大幅度降低，散熱環(huán)境差。

1.3 漏風供氧條件易形成

頂分層開采后存在機巷、風巷、開切眼和收作切眼4個主要漏風通道，本易發(fā)生氧化反應(yīng)，存在自然發(fā)火隱患，底分層掘進后更加增加了向頂分層通道內(nèi)的漏風率，易形成較好的漏風供氧條件，增加自燃發(fā)火隱患。

1.4 自然發(fā)火時間縮短

頂部采空區(qū)大量的松散煤體初始煤溫高，在潛伏期階段的自然氧化速度加快，自然發(fā)火時間縮短。

2 底分層掘進防火重點

底分層掘進的防火重點主要放在上述的4個漏風通道及頂部采空區(qū)的漏風控制、氣體監(jiān)測、防火隱患處理上，以分段隔離，防控結(jié)合；總體控氧，局部降溫的總體方案從而達到防火目的，保證底分層的安全掘進。

3 5121C13頂、底分層工作面概況

5121C13工作面塊段范圍內(nèi)C13煤層總體呈單斜構(gòu)造形態(tài)，煤層平均走向327°，傾向NE方向，平均傾角21°，工作面煤厚5.5～7.5m，平均約6.2m，偽頂為0.3～1.0m的泥巖，直接頂為2.5～6.0m的砂質(zhì)泥巖。工作面走向長1230m，傾斜長165m，頂分層采高3.5m，采用綜合機械化走向長壁后退式回采，全部垮落法管理頂板。底分層風巷與頂分層風巷內(nèi)錯5.0m；機巷與頂分層機巷內(nèi)錯6.0m；切眼與頂分層切眼內(nèi)錯20.0m。（如圖1）

4 底分層掘進期間防火技術(shù)方案

4.1 掘進工作面均壓、控風技術(shù)方案

①5121C13底分層切眼及機巷掘進期間，采用-780m輔助底板巷安設(shè)調(diào)節(jié)框，進行均壓調(diào)節(jié)。

②-660mC13頂板聯(lián)巷建立一組調(diào)節(jié)風門對收作5121C13頂分層工作面風量進行調(diào)配，保證頂分層采空分層與本工作面通風系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。

③優(yōu)化通風系統(tǒng)外圍通風系統(tǒng)，進一步減小負壓對采空區(qū)影響，確保均壓效果。并設(shè)專人檢查外圍通風設(shè)施并作好檢查記錄，若通風設(shè)施損毀應(yīng)即時修復。確保均壓狀態(tài)及底分層掘進工作面通風系統(tǒng)穩(wěn)定。

4.2 工作面掘進巷道的漏風控氧及監(jiān)測技術(shù)方案

①加強頂分層采空區(qū)周邊巷道封閉墻的堵漏風，降低底分層掘進時，頂分層采空區(qū)的總體漏風。

②掘進巷道全斷面全程噴注處理，噴漿厚度不小于50mm，要求表面平整、密實，無明顯孔洞，噴漿滯后迎頭不得大于20m。

③機巷每100m向頂區(qū)機巷施工一個注氮孔預(yù)埋注氮管路向頂分層機巷注氮。

④5121C13工作面-720中間石門、收作石門停止瓦斯抽采。

⑤機巷內(nèi)每間隔100m向頂區(qū)機巷施工一個觀察孔，風巷、切眼內(nèi)每50m向頂區(qū)風巷施工一個觀察孔，每100m向頂區(qū)采空區(qū)布置一個觀察孔，每天三班對其進行防火檢查，從而實現(xiàn)頂分層工作面防火數(shù)據(jù)的全面監(jiān)測。

⑥對外圍系統(tǒng)的封閉墻每周進行防火檢查不少于兩次，保證封閉墻的質(zhì)量及通風系統(tǒng)穩(wěn)定。

監(jiān)測方法：人工檢測（每天三次），發(fā)現(xiàn)異常點則加強監(jiān)測（每班兩次），并對異常點采樣色譜分析。

人工檢測參數(shù)：CO、CH4、CO2、O2和溫度。

氣樣分析參數(shù)：O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2等。（如圖2）

4.3 頂部采空區(qū)局部注膠、分段隔離的技術(shù)方案

底分層工作面煤火災(zāi)害防治的重點區(qū)域：頂分層收作線、切眼、采空區(qū)周邊、風巷和機巷遇到的斷層和老巷及高冒區(qū)，對其實施分段隔離及充填處理降低漏風率。

①向頂分層面收作線、切眼施工鉆孔，灌注高分子膠體2000 m3。

②向底分層工作面機巷和風巷遇到的斷層對前后20m范圍內(nèi)加強噴漿厚度不得小于100mm，并在前后20m每隔10m施工共三組鉆孔（全孔下1吋管），壓注高分子膠體100m3/組，并加強注氮措施。過老巷處前后20m噴漿厚度不得小于100mm，向老巷處施工（全孔下1吋管）鉆孔壓注高分子膠體100m3/處。

③每間隔不大于200m在底分層機巷和風巷內(nèi)，向頂分層機巷和風巷施工鉆孔，一組兩個鉆孔（全孔下1吋管）壓注高分子材料100m3。（如圖3）

④巷道冒頂區(qū)及時打鉆灌注高分子膠體充填堵漏（200 m3/處），并進行噴漿處理，噴漿厚度不小于100mm。

⑤風巷每20m向頂區(qū)采空區(qū)施工一個灌漿孔，預(yù)埋灌漿管路向頂分層采空區(qū)灌漿。（如圖4）

⑥掘進期間從底分層掘進巷道內(nèi)向開切眼和收作切眼施工鉆孔對其間斷注入液態(tài)二氧化碳。

4.4 應(yīng)急處置技術(shù)方案

①工作面掘進期間兩巷的防火管路持續(xù)延接，距離迎頭不得超過100m，在出現(xiàn)防火隱患后能夠第一時間進行處理。

②兩巷掘進期間現(xiàn)場備用一臺鉆機及高分子膠體、MEA等防火材料。

③礦井準備液態(tài)二氧化碳，隨時投入使用。

5 實施效果

謝一礦C13煤層屬于自燃發(fā)火煤層，一般自燃發(fā)火期為3～6個月，5121C13底分層工作面上區(qū)段5111C13底分層工作面地質(zhì)條件相近、頂分層開采工藝完全相同，但5111C13底分層掘進過程中因防火措施不完善局部特殊地點多次出現(xiàn)CO急劇上升，溫度升高等自燃發(fā)火隱患，而5121C13底分層掘進采取以上措施后杜絕了自燃發(fā)火隱患的出現(xiàn)，掘進過程中檢測到最大CO為17ppm，無高溫現(xiàn)象，保證了工作面的安全施工。

參 考 文 獻

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