綜放工作面停采撤架期間的防滅火技術(shù)研究

侯樹宏

(國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司 羊場灣煤礦， 寧夏 銀川 750000)

隨著煤炭開采量不斷增加、煤礦安全相關(guān)技術(shù)不斷升級，綜放工作面防滅火技術(shù)得到了完善和發(fā)展。在傳統(tǒng)注水、注惰氣的基礎(chǔ)上[1]，高分子膠體、三相泡沫等一些新興的防滅火技術(shù)在煤礦中得到了廣泛運用[2]。其中，高分子膠體在煤礦防滅火中有比較好的效果，在應(yīng)用中能夠起到封堵裂縫、包裹煤塊的作用，在局部防火時有明顯的優(yōu)勢。但在發(fā)展新的防滅火技術(shù)時，傳統(tǒng)的技術(shù)也不容忽視，注水技術(shù)雖易造成高溫蒸汽的二次事故，但是在高溫水位火災(zāi)具有不可比擬的優(yōu)勢。因此，本文在研究羊場灣煤礦防滅火技術(shù)時，采用局部正壓通風(fēng)、黃泥注漿、工作面打鉆注高分子膠體的綜合防滅火技術(shù)來確保撤架期間工作面的安全[2-5]。

1 一氧化碳濃度超限原因分析及防治措施

羊場灣煤礦S205 工作面走向長為2092 m，工作面傾向?qū)挒?52 m，2號煤層厚度為2.70 m～3.85 m，平均厚度為3.40 m，平均煤層傾角為4°。地面標(biāo)高為1135 m～1250 m，工作面標(biāo)高為721 m～800 m。

羊場灣煤礦 S205 工作面井下位于南六采區(qū)，北為760東一總回風(fēng)巷、皮帶巷、軌道巷，南鄰礦界，東鄰 S206 工作面，其它為未采區(qū)。采煤方法為綜合機械化采煤。

1.1 原因分析

一氧化碳濃度超限的原因主要有以下幾個方面。

（1）在采空區(qū)內(nèi)有比較多的可燃物。在工作面采空區(qū)遺留有很多的散煤塊和遺落的木料。

（2）在角落處有漏風(fēng)。因為有煤柱，在角落處不可避免地存在漏風(fēng)三角區(qū)域，從而導(dǎo)致漏風(fēng)大，使得其影響的范圍也比較大[6]。

（3）斷層處堆積不密。工作面停采時，所在的傾斜角相對來說比較大。如果此處的矸石粒度大，會使得堆積不密，這會導(dǎo)致注漿時效果明顯變差，并大量漏風(fēng)，引起采空區(qū)的可燃物在接觸大量空氣之后發(fā)熱，從而使一氧化碳濃度的限度嚴(yán)重超標(biāo)，存在極大的安全隱患。

1.2 措施研究

在充分考慮工作的實際情況、現(xiàn)有的防滅火技術(shù)條件以及防滅火的原則，制定的羊場灣煤礦S205工作面的防滅火措施為：采用局部通風(fēng)的方式，將采空區(qū)上面和下面的角落都加以密封。在此基礎(chǔ)上，利用預(yù)埋管對進(jìn)回風(fēng)巷注漿。通過在支架打孔的方式，注入一定量的高分子膠體，并消除高溫點；以高溫鉆孔的方式，給采空區(qū)注漿對重點需要注意的區(qū)域消除高溫，從而達(dá)到綜合治理綜放工作面的目的。

2 防滅火技術(shù)具體措施

2.1 強化監(jiān)測

（1）組織專人對工作面中的各個角落進(jìn)行氣體監(jiān)測，定時、定點形成監(jiān)測記錄（其中，時間要保證覆蓋每天的工作時間段，每隔 10個支架要設(shè)置一個監(jiān)測點）。在此基礎(chǔ)上，做好工作面不同角落的氣體采集工作，利用色譜儀來分析氣體成分，尤其是一氧化碳的含量，并形成相對應(yīng)的不同時間段氣體的變化圖樣，為管理層的合理決策提供可靠的基礎(chǔ)。

（2）明確責(zé)任人，對工作面重點區(qū)域，尤其是架后、鉆孔中的溫度等進(jìn)行監(jiān)測。投入專用經(jīng)費，配置紅外測溫儀器，提高測量精度，并繪制溫度監(jiān)測曲線。

（3）完善工作面的監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，保證能夠?qū)ぷ髅骘L(fēng)流、一氧化碳濃度以及甲烷的含量做到實時監(jiān)測，確保工作面在撤架期間能夠安全地進(jìn)行工作。

2.2 加強綜合治理工作

（1）通風(fēng)。保證正壓通風(fēng)是綜合治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先，需要在工作面上砌好2道密封墻，封堵工作面上的運輸巷，保證能夠在最大程度上減少采空區(qū)的漏風(fēng)。在這兩道密封墻中，一道是永久性的，需要在這一道墻上預(yù)留相應(yīng)的后續(xù)工作關(guān)口：注氮口和注漿管路[1]；另一面是保證厚度為1 m的黃泥密封的快砌墻，其作用是保證嚴(yán)密。

在回風(fēng)巷外還需要安裝一備一用2臺通風(fēng)機，在平巷處也安裝一樣的風(fēng)機，以保證給運輸巷提供充足的風(fēng)量。在對通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)時，要使得所在的工作面靜壓在合理的區(qū)間內(nèi)，防止工作面的甲烷等易燃易爆氣體大量進(jìn)入。

（2）封堵。選用袋裝碎煤再加上FSA得到壘砌材料，建一道厚度不小于1 m的密封墻。在墻上預(yù)留管口和管路，并且用高分子材料來加以充填，以最大程度減少漏風(fēng)。在開采工作結(jié)束時，需要在回風(fēng)巷中預(yù)埋2趟注漿管路，在運輸巷中預(yù)埋注氮管路。在工作面撤架過程中，利用回風(fēng)巷中的注漿管路，采用注漿的方法向采空區(qū)中注射黃泥漿和泡沫。注漿過程中，把握好注漿的時間節(jié)點和泡沫的濃度。隨著工作面工作接近尾聲，通過注氮管路向工作面注入適量的氮氣，以減少漏風(fēng)、降低氧氣的濃度[1]。

（3）注入高分子膠體。高分子材料的注入工作是在支架前進(jìn)行的，在羊場灣煤礦 S205工作面實際工作過程中，在工作面上的隅角處，每向下隔5臺支架就需向采空區(qū)注入高分子膠體，封堵裂縫，防止漏風(fēng)。同時，對于監(jiān)測過程中處于異常的位置，要重點加注泡沫滅火劑，防止煤層因氧化發(fā)生自燃。工作面鉆孔位置及參數(shù)見圖1。

（4）鉆孔注漿。如圖 2高位鉆孔布置所示，在工作面運輸巷中，距離壁面50 m的位置處，需要打4個鉆孔，距離運輸巷的位置分別為10 m、15 m、20 m、25 m。

圖1 工作面支架前鉆孔布置及參數(shù)

圖2 運輸巷高位鉆孔布置

（5）其他措施。在實際工作中，對于已經(jīng)把支架撤走的地方，應(yīng)該隨時注入材料。在撤走支架時，在每隔10 m的地方需要打一道用麻袋裝的碎煤所組成的墻。在墻體上噴涂艾格勞尼材料，同時需要預(yù)埋注漿管。對于已經(jīng)拆除支架的地方，要及時注入高分子膠體，最大程度防止漏風(fēng)，以防位于這些區(qū)間內(nèi)煤被氧化。在這些工作結(jié)束之后，要用氣動注漿泵，將泡沫噴灑到支架背后的煤體上。另外，管理者需要安排專門人員在支架后處理注漿管，泡沫必須連續(xù)噴注。在整個工作過程中，確保工作記錄完整可追溯。

2.3 應(yīng)用效果

經(jīng)過一系列防滅火措施，S205的工作面自燃情況得到了有效解決，一氧化碳的濃度恢復(fù)到合理的區(qū)間?；仫L(fēng)流中一氧化碳的濃度也降到了安全范圍之內(nèi)，濃度變化情況如圖3所示。

圖3 回風(fēng)流一氧化碳濃度變化曲線

3 結(jié)論

綜放工作面在撤架過程中特別容易造成易燃物自燃，由于自燃的影響因素比較多，在實際工作中，需要根據(jù)工作面的實際情況，因地制宜做好預(yù)防措施、制定科學(xué)合理的防滅火方案，以達(dá)到有效防滅火的效果。