底分层回采期间瓦斯及火灾防治技术_李健.pdf

发生自燃和高温进行预防性处理。 根据七采九面底分层工作面采空区实际状况， 合理选择喷洒次数及数量，从而达到减少向采空区 漏风，防止遗煤发生自燃。 3. 6保证工作面的推进度 为保证七采九面底分层正常开采，必须保证合 理的工作面推进度。由于采空区漏风变化是连续 的，采空区内部存在着自燃风险，风速范围 0. 3～ 0. 7m3/min 的自然带随着工作面的推进而移动。因 此，只有工作面保证合理的回采速度，采空区内不 能够形成一个稳定的积温蓄热条件，就不容易自 燃。根据七采八面放顶煤工作面推进度的实践经 验，确定灵泉煤矿七采九面底分层综采放顶煤工作 面的月推进度不小于 90m。 4结论 采取上述综合防治措施后，在实际工作面回采 期间始终保证了八面泄水巷里部瓦斯浓度低于 3、氧气浓度低于 7. 0、乙烯浓度为 0。工作面 回风流瓦斯浓度与工作面瓦斯浓度均控制在规定值 以下，确保了工作面的正常回采。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 国家煤矿安全监察局 . 煤矿安全规程 ［M］． 北京煤炭工业 出版社，2016. ［ 2］ 国家煤矿安全监察局 . 煤矿安全规程 执行说明 ［Z］． 2016. ［ 3］ 国家煤矿安全监察局 . 煤矿安全规程 专家解读 ［Z］． 2016. ［ 4］ 蔡永乐 . 矿井防灭火技术 ［ M］ ． 徐州 中国矿业大学出版社， 2017. ［ 5］ 焦健 . 矿井通风 采矿 ［M］． 北京煤炭工业出版社， 2011. ［ 6］ 喻晓峰，刘其志 . 矿井通风 ［M］ ． 重庆重庆大学出版社， 2013. ［ 7］ 王文才 . 矿井通风学 ［M］． 北京 机械工业出版社，2013. ［责任编辑 施红霞］ 27 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing 综放工作面钻孔注氮防灭火技术 崔凤岭，吴洪涛，孔德辰 华能扎赉诺尔煤业有限责任公司 铁北煤矿，内蒙古 满洲里 021410 ［ 摘 要］为了解决铁北煤矿新二采区左二片综放工作面设备回撤期间工作面局部架间出现自 然发火征兆的问题，提出了以工作面施工注氮钻孔，进行采空区注氮为主，沙墙封堵为辅的综合防治 自然发火的措施，结果表明采空区注氮这一方法有效抑制了综放工作面回撤期间采空区自然发火，取 得了较好的效果。 ［ 关键词］综放工作面; 自然发火; 注氮; 防灭火 ［ 中图分类号］ TD75 3. 3［ 文献标识码］ B［ 文章编号］ 1006- 6225 2018S1- 0073- 04 Fire Prevention Technology with Nitrogen Injecting in Fully Mechanized Top Coal Mining Working Face ［ 收稿日期］ 2018－06－12［ DOI］ 10. 13532/j. cnki. cn11－3677/td. 2018. S1. 022 ［ 作者简介］ 崔凤岭 1971－ ，男，河北任丘人，通风与安全工程师。 ［ 引用格式］ 崔凤岭，吴洪涛，孔德辰 . 综放工作面钻孔注氮防灭火技术 ［ J］ ． 煤矿开采，2018，23 S1 73－76. 在我国已探明的褐煤储量中，内蒙古自治区东 北部约占 75，且多为厚煤层，有利于采用综采 放顶煤采煤法，但是在综放开采过程中，由于增加 了放顶煤工序，开采强度增大，通风强度增大，漏 风很难控制。采空区冒落高度的增大，会留有大量 的呈破碎堆积状态的松散遗煤，由于褐煤极易氧化 自燃，采空区一旦形成高温区而发生自燃，其发火 面积往往较大，且发火位置较难判断，给采空区自 然发火预防带来极大困难。 铁北煤矿开采的煤种为褐煤，主采Ⅱ2a煤层， 属Ⅰ类容易自然发火煤层，自然发火期为 42d。新 二采左二片工作面采用走向长壁后退式采煤法，综 采低位放顶煤回采工艺，采用全部垮落法管理顶 板。新二采左二片工作面位于新二采区上部，工作 面走向长度 2000m，煤层厚度 7. 09～16. 2m，煤层 倾角 1～3，采高 3. 2m，放煤高度 5m，共安设液 压支架 135 台。工作面由新二采左二片上巷进风、 新二采左二片下巷回风。 新二采左二片工作面长 200m，工作面回撤运 输距离长、运输环节多，回撤周期长。2017 年 1 月 17 日铺网结束停采期间，在工作面 2 号支架后 部裂 隙 发 现 采 空 区 内 CH4为 3. 19，CO 为 1454. 41 10 －6 ，O2为 15. 5，色谱分析 C2H4为 0. 5310 －6 ，乙烯的存在说明采空区内部存在高温 点。为防止向采空区内漏风，而使高温点持续升 温，将进、回风隅角没有冒落的部位使用沙袋进行 封堵，封堵后进风隅角及 2 号支架后部采空区裂隙 内 CH4及 CO 浓度依然较高，为此铁北煤矿通过采 取以堵漏和采空区钻孔注氮为主的防灭火措施，取 得了显著效果，保证了工作面的顺利回撤，并进行 永久封闭。 1新二采左二片工作面采空区高温点形成原因分析 铁北煤矿新二采左二片工作面采空区高温点形 成的原因主要有 1褐煤本身具有自燃倾向性，且容易自燃。 铁北煤矿褐煤丝炭含量多、煤质脆性大、容易破 碎，孔隙率大，因此特别容易自燃。综放开采顶煤 厚度大，受采动影响，顶煤承受矿山压力较大，顶 煤在矿山压力的反复作用下，煤体裂隙增加，使煤 体具备充足的漏风通道。 2综放开采采空区顶板垮落的高度大，采 空区在短时间内不能及时充满压实，造成采空区漏 风通路多，并且漏风量大。 3综放工作面采出率低，采空区内遗煤较 多，在矿山压力的作用下，以及在放煤动力的影响 下，采空区浮煤呈破碎状态堆积，为自然发火提供 了物质条件。 4综放工作面产量大，使工作面配风量增 大，导致采空区及煤体裂隙漏风量也增加，为煤炭 自燃提供了充足的氧气。 5采空区氧化带内的自燃带 发火位置 一般在工作面 30～50m 之后，同时受采出率、供风 量和推进速度等综合因素的影响，采空区 “三带” 37 第 23 卷增刊 1 2018 年 12 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 23Supp. 1 December2018 ChaoXing 位置及范围也随之发生动态转化移动，使自燃带的 位置难以确定，采空区自然发火不易发现，位于煤 柱内也不易发现。 6由于受生产组织及回撤工艺的影响回撤 困难，综放工作面回撤时间较长，也为采空区自然 发火提供了时间条件。 7新二采左二片工作面推进后期由于需要 铺网，致使工作面后部放煤量较少，大部分煤炭没 有放出，使采空区内遗留大量松散浮煤，为采空区 煤炭氧化提供了物质条件。 8回采期间上下两巷两帮采后压力较小， 尤其是左二片上巷采用锚网梁加 W 钢带支护，采 后更加不易垮落，在进风隅角－采空区－回风隅角 形成漏风通道。 9停采前采空区压力较大，顶板冒落，瓦 斯等有害气体积存空间减小。 10高温点的存在，使原煤体吸附的大量瓦 斯处于解析状态。 11铺网期间，靠近停采线 15～20m 范围内 没有放煤，采空区氧化带漏风量减少，由于进风巷 道采用锚网梁加 W 钢带支护，回风隅角相对应进 风隅角而言冒落情况较好，破坏了 “一源一汇” 漏风流场，使 CH4、CO 等有害气体无法泄露。 12停采线撤架通道断面积较大 20m2 ， 另上巷与工作面转弯处进行了抹角，使大部分风流 直接经其进入工作面回撤通道，致使进风隅角的风 压大大降低，采空区内有害气体压力高于外部压 力，导致气体从进风隅角附近逸出。 2采取的防灭火措施 1减少停采线的进风量，以降低向采空区 的漏风风压。 2通过上下隅角提前埋设的注氮管路及工 作面施工的注氮钻孔向采空区注入氮气，以降低采 空区内的氧气浓度，防止高温点的继续发展。 3提前在新二采左二片上巷构筑临时沙墙， 及时将工作面通风方式由全风压通风改为局部通风 机通风，减少采空区氧化带内供氧量。 4加强人工检测及气样分析工作，根据检 测分析结果，及时调整注氮量，防止内因火灾的发 生。 3工作面防火技术措施的具体实施 3. 1降低工作面供风量 工作面推进至停采线铺网结束，刮板输送机与 液压支架脱钩后，在新二采左二片下巷回风道设 2 道调节风门 增阻 ，将工作面风量由 540m3/min 调节至 390m3/min。新二采左二片上巷里部建临时 沙墙，将工作面通风方式由全风压通风改为局部通 风机通风。 当工作面前后刮板输送机回撤完毕，工作面端 头支架回撤至左二片上巷内距工作面煤壁线 10m 处后，及时在新二采左二片上巷里部建临时沙墙一 道，将工作面全风压风流切断，打开左二片下巷车 场及新二采左二片上巷回风道风门，开启新二采左 二片下巷车场及新二采左二片上巷车场局部通风 机，对新二采左二片上巷及回撤工作面实现局部通 风，进一步减少采空区漏风量，延缓采空区浮煤氧 化时间。 3. 2保证回撤工作面通风系统稳定 由于新二采左二片工作面停采后距新二采区回 风下山较近，采空区负压大，当人员通过其他地点 开启风门时，会使工作面通风压力发生短时间的变 化，这样会导致采空区内漏风量忽然增大和减小， 会使已经进入窒息带内的浮煤不断经过供氧窒息 再供氧的过程，同时还有可能由于风门联锁装置 管理不善，人员作业时同时打开 2 道风门，导致采 空区漏风量突然持续增加，加快采空区浮煤氧化， 产生自燃火灾。铁北煤矿加强对新二采左二片上巷 回风道和新二采左二片下巷处调节风窗的管理，同 时加强其他地点风门的管理，降低风门非正常开启 造成的通风系统不稳定现象，杜绝了由于通风系统 不稳定产生的负面影响。 3. 3采空区打钻孔注氮措施的运用 停采前在新二采左二片上下巷向采空区内分别 预埋 2 趟 50mm 注氮管路，预埋长度为距上、下隅 角切顶线 60m 和 30m;铺网前由工作面上下两巷 注氮管路向采空区氧化带内注氮 另一趟做备用 管路，防止堵管影响注氮工作 ，注氮流量分别为 上巷 450m3/h，下巷 150m3/h。 2017 年 1 月 17 日铺网结束停采期间，在工作 面 2 号支架后部裂隙发现采空区内 CH4为 3. 19， CO 为 1454. 4110 －6 ，O2为 15. 5，色谱分析 C2H4 为 0. 5310 －6 ，乙烯的存在说明采空区内部有高温 点存在。采取了分别在工作面 8 号、36 号、79 号 支架架间采用煤矿用全液压坑道钻机 型号为 ZDY760 ，向采空区内打水平钻孔 编号分别为 1 号孔、2 号孔、3 号孔 ，钻孔距底板 1. 0m，其中 1 号、2 号钻孔角度为 0，3 号钻孔角度为仰角 1 30。施工完毕后将钻杆预留在采空区内，利用钻 47 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing