上海庙西部矿区三层煤综合防灭火研究.pdf

l 9 2 童 姐晨 斜l技 2 0 1 1 年 第5 期 上海庙 西部矿 区三层 煤综合 防灭 火研 究 许阳， 许楼家 内蒙古福城矿业有限公司， 内蒙古 鄂尔多斯0 1 6 2 1 7 摘要开采易自 燃煤层时防灭火工作必须“ 以防为主， 防治结合” ， 采取有针对性的措施， 使煤炭自 燃的4个条件不同时存在。该文以“ 防治 加监测” 为主要防灭火手段， 主动采取了注氮、 灌浆、 高压长壁注水、 矸石袋墙、 预测预报等措施， 确保 了三层煤的安全开采， 对上海庙西部矿区 三层煤的安全开采具有指导性的意义。 关键词 防灭火注氮灌浆高压长壁注水矸石袋墙预 测预报 中图分类 号 T D 7 5 文献标识码B Ab s t r a c t S p o n t a n e o u s c o mb u s t i o n c o a l rai n i n g f o r Fir e P rev e n t i o n wo r k mu s t b e” p r e v e n t i o n fi r s t ，c o mb i n i n g p r e v e n t i o n wi t h c o n t r o l ”a n d t a k e t a r g e t e d me a , u res t o s p o n t a n e o u s c o mb u s t i o n o f c o a l fou r e o n d i o n s d o n o t e x i s t ．I n t h i s p a p e r ，”c o n t r o l p l u s mo n i t o r i n g ” a s t h e ma i n me ans o f fi r e p r e v e n t i o n i n i t i - a t i v e t a k e n b y t h e n i t r o g e n i n j e c t i o n ， g r o u t i n g ， h i g h p r e s s u re w a t e r i n j e c t i o n l o n g w a l l ， t h e w a l l wast e r o c k b a g s ， f o r e c a s t a n d o t h e r me a s u r e s t o e n s u re t h e s a f e t y o f t h e t h r e e c o al mi n i n g，mi n e we s t o f S h a n g h a i Th i r d T e mp l e L a y e r o f c o al mi n i n g s a f e t y g u i d i n g s i g n i f i c a n c e ． Ke y w o r d s F i r e e x t i n g u i s h i n g n i t r o g e n i n j e c t i o n g r o u t i n g h i g h p r e s s u re w a t e r i n j e c t i o n l o n g w al l g a n gue b a g w all p r e d i c t i o n 经煤科总院重庆分院鉴定 上海庙西部矿区三层 煤最短自然发火期为5 0 d ， 自燃倾向性等级为 I 类， 属 容易自燃煤层。为确保安全开采， 必须对该煤层防灭 火进行综合研究。 1 综 合 防灭火原 理分 析 采取有效措施， 破坏煤炭自燃的一项或多项条件， 可防止煤炭自燃。采空区注氮 ， 可起到惰化采空区气 体阻止煤炭氧化 自燃、 提高采空区的相对压力使采空 区呈正压状态防止新鲜风流漏人、 降低采空区温度防 止煤炭氧化升温、 降低氧气浓度等作用； 采空区灌浆可 起到隔氧散热的作用； 煤体预先高压长壁注水， 降温吸 热； 上、 下隅角处用编织袋设置矸石袋墙、 对工作面合 理配风， 可减少漏风量 ， 降低采空 区供氧条件 ； 对工作 面自燃情况预测预报， 利于防灭火工作早期处理。 2 1 3 0 1 N综 采工 作面 防灭 火处理 1 3 0 1 N综采工作面位于矿井北翼第一区段 ， 煤厚 平均 2 ． 1 m、 倾角平均 2 1 。 。单一走向长壁后退式综合 机械化采煤， 全部垮落法管理顶板， 宏观煤岩类型半亮 型煤 ， 煤质牌号气煤。原煤水分 Ma d 2 ． 4 4 ％， 原煤灰 分 A d 8 ． 0 3 ％， 原煤挥发份 V d a f 3 6 ． 2 1 ％ ， 原煤全硫 S t d 0 ． 7 6 ％ 。 2 ． 1 初采时期防灭火处理 1 注氮方式防灭火 地面安装三套 D T一1 0 0 0制 氮机， 两台工作， 一 台备用， 制氮量为 1 0 0 0 m ／ h ， 输氮 主管路采用 1 0 8 m m钢管 ， 1 3 0 1 N工作面运输巷敷设 q 5 0 m m钢管作为输氮管路。在下端头沿底板预先埋 }收稿 日期 2 0 1 1- 0 31 4 作者简介 许阳 1 9 7 6 一 ， 男， 专科， 毕业于山东科技大学采矿工 程专业， 现在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗上海庙镇福城矿业有限 公司工作。 设一趟 q b 5 0 m m钢管作为注氮管， 当埋入 3 0 m后开始 注氮， 同时埋人第二趟注氮管， 当该管路埋人采空区 3 0 m后 ， 开始注氮， 并重新埋人管路， 如此交替进行。 主管路与注氮管之间用 5 0 m m钢管连接。注氮管紧 贴下帮埋设， 在管口用三角铁加以保护， 防止管 口堵 塞。注氮安全要求 注氮浓度不低于 9 7 ％； 根据采空 区体积预先计算注氮量 ， 以此控制注氮机开机时间； 为 确保安全， 注氮期间， 专人检测工作面及回风巷风流中 的氧气浓度 ， 发现氧气浓度低于 1 8 ． 5 ％时， 工作面立 即停止注氮并停止作业、 撤出人员 ； 在工作面上隅角安 设束管， 监测采空区内气体成分。 2 对煤体预先进行高压长壁注水， 使得采空区 降温， 减低聚热环境。 3 黄泥灌浆防灭火 灌浆站布置在风井工业场 地内。通过管路输送到 I 3 0 1 N工作面采空区。灌浆方 法为随采随灌， 在采空区上方埋 q b 5 0 m m钢管向采空区 灌浆， 要求灌浆后能在采空区底板形成 5 c m左右的泥 浆层。每次灌浆前后应用清水清洗管路， 以免堵管。 下平巷保持水沟畅通， 确保出浆后及时排出。 4 采用 K S S 一2 1 0 0束管色谱检测系统对采空区 气体成分进行抽样分析， 对 自然发火情况预测预报。 在采空区6 0 m、 9 0 m、 1 5 0 m处埋设三趟束管， 束管用铁 管套住， 紧贴上帮埋设， 每天抽样分析一次。每七天通 过安全监测 日报表、 瓦斯检查 日报表、 束管监测 日报 表、 人工取样分析报表对工作面 自然发火情况预测预 报一次。 5 回采工作面每推进 1 0 m， 在上、 下隅角处用编 织袋设置矸石袋墙， 减少采空区漏风量。 6 在 1 3 0 1 N工作面回风流中安设一氧化碳传感 器； 每班由瓦斯检查员用电子 C O检测仪对工作面上 隅角气体成份检测一次， 加强自然发火监测。 2 ． 2 正常回采时期防灭火处理 正常回采时期， 派责任心强的人员清理工作面、 两 2 0 1 1 年 第5 期 东 堪晨 斜救 1 9 3 深孔预裂 坚硬 顶板技术在冲击地压防治中的应用 许让标 ， 桂兵 兖矿集 团济宁三 号煤矿 ， 山东 济宁2 7 2 1 6 9 摘要坚硬顶板原因引起的顶板型冲击地压， 在工作面回采过高冲击危险区时， 常规的顶板爆破卸压方法不能有效解危， 必须根据现场条件 采用深孔预裂顶板技术预裂顶板， 提前释放坚硬顶板内储存的弹性能， 可以降低冲击危险， 能有效地避免冲击地压灾害发生。 关键词冲击地压深孔爆破弹性能 中图分类号 T D 3 2 7 ． 2 3 文献标识码B 兖矿集团济三煤矿 6 3 0 3工作面位于六采区中部 ， 煤层厚度 2 ． 8 6 ． 8 m， 直接顶为粉砂岩及粉细砂岩互 层， 深灰色， 致密坚硬， f 46 ， 局部无直接顶。老顶 为中砂岩， 厚度7 ． 8 3～ 2 7 ． 4 5 m， 平均厚度2 0 ． 5 1 m， 灰白 色， 致密 坚硬， f 91 2 。底板为粉砂岩 ， 厚度 0 3 ． 2 m， 浅灰色， f 4 6 。工作面 自回采以来 ， 辅助顺槽 内多次发生不同危害程度的冲击地压， 尽管采取了多 项解危措施 ， 但冲击地压危害并没有从根本上得到解 决。经分析， 必须通过处理煤层坚硬顶板才能从根本 上缓解冲击地压危害。 1 深孔 预 裂坚硬顶 板技术 机理 深孔预裂坚硬顶板技术就是利用炸药的爆炸冲击 波及爆生气体的作用 ， 使得煤层的老顶 中产生一系列 的预裂缝和大量裂隙， 特别是大量径向裂隙的产生， 使 顶板物理力学性质发生变化， 破坏其整体性， 使煤体的 应力分布状态发生变化和向深部转移 ， 顶板的弹性模 量减小， 强度降低， 集聚的弹性能减少， 降低了冲击地 压发生的强度条件和能量条件 ， 能够提前预裂煤层上 收稿 日期 2 0 1 1 0 1 2 4 作者简介 许让标 1 9 7 8 一 ， 男， 2 0 0 8 年毕业于山东科技大学采 矿工程专业， 现任兖矿集团济三煤矿防注工区区长， 助理工程师。 方厚层坚硬砂岩顶板 ， 破坏顶板的整体性， 可以人为控 制局部老顶垮落步距， 减小老顶悬臂梁长度和悬顶面 积， 破坏顶板储能条件 ， 从而降低发生大规模冲击地压 甚至消除冲击地压发生的可能。 2 深 孔预 裂坚 硬顶板 技术 方案 2 ． 1 深孔爆破施工技术参数 2 1 ． 1 炮 眼布 置 根据 6 3 0 3工作面矿压观测结果， 6 3 0 3工作面周期 来压步距基本在 2 O一 2 6 m之间， 最近一次周期来压在 工作面推进至 1 7 7 6 m时发生。6 3 0 3工作面电站列车 和超前支护段长度为 1 9 0 m， 深孔爆破在电站列车最南 侧开始， 基本处于预计周期来压步距之间， 按约 1 6一 图1 炮眼布置图 端头浮煤 ， 提高煤炭资源回收率 ； 加快推进度； 采用注 氮方式、 煤体高压长壁注水防灭火； 正常使用矿井安全 监测系统 ， 严格执行自然发火预测预报制度， 当发现有 C O气体出现时采取黄泥灌浆进行防灭火。、 2 ． 3 工作面结束时防灭火处理 在工作面距停采线 3 0 m时埋设 2寸注氮管路， 在 停采工作面上、 下隅角设置矸石袋墙 ， 当推采至停采线 时对采空区注氮 1 2 h ； 工作面撤除完毕后 ， 设置永久密 闭墙， 下平巷密闭墙体预留注浆管、 注氮管、 放水 U型 管 ， 上平巷密闭墙体预留束管监测孔、 气体观测孔。上 平巷气体观测孔暂不封堵 ， 待两密闭墙设置完成后 ， 开 始对采空区进行注氮， 上平巷气体观测孔处设专人用 甲烷氧气两用仪监测排 出气体成分， 在密闭 3 m范围 内巷道内氧浓度小于 1 8 ． 5 ％时， 停止注氮 ， 并封堵注 氮管与气体观测孔。每隔 7 d用 K S S一2 1 0 0束管色谱 检测系统对密闭内气体成分抽取样分析， 预报采空区 自然发火情况。 3 1 3 0 1 N综 采工作 面防灭 火处理 效果 根据自然发火预测预报表统计 ， 1 3 0 1 N综采工作 面自初采到停采整个过程未出现 自燃现象， C O气体浓 度最高为4 p p m； 永久密闭设置完毕后 ， 束管抽气分析 ， 未出现 C O气体。 4结论 防灭火工作， 必须以防为主， 以“ 防治加监测” 为 主要手段， 针对不同地点、 不同时期， 主动采取综合 防 灭火措施 ， 确保易燃煤层安全开采。