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煤矿安全 Tot ‘ ’ 88 综放开放采空区煤炭自燃防治技术 董立华 大屯 煤电集团 公司生产管理部， 江苏 沛 县221 611 摘要 对综放工作面开采期间防治采空区煤炭自然发火技术进行了阐述。重点分析了工作面 采空区压注胶体泥浆防火技术的机理、 特点、 应用工艺和实施效果。 关键词 综放工作面; 开放采空区; 胶体泥浆; 防灭火 中图分类号 T D 7 5 2 . 2文献标识码 B文章编号 l 03 一 4 9 6 X 2 0 0 7 0 3 一 0 0 2 6 一 0 3 工作面开采期间， 防止采空区煤炭自 燃的根本 性措施是工作面推进度， 根据采空区“ 三带” 与推进 度的关系研究表明 综放面推进度在60 耐月以上。 辅助措施是采空区注浆、 两道打阻燃墙、 采空区后方 注氮等， 保证工作面安全回 采。但是， 对于推进度较 慢的下行“ U ” 型通风的综放面， 一旦采空区上巷 开 放空间 着火， 很难用注浆、 注氮、 均压等传统技术 措施处理， 若工作面俯采， 注浆措施更是难以实施。 向采空区上巷压注胶体泥浆， 并辅以注浆防灭 火， 不仅效果显著， 而且工作量小， 还不影响采煤面 正常生产， 防灭火费用也较低。 到 ① 阻挡作用， 是防止注浆浆液流向工作面， 影响 正常生产; ② 隔离作用， 隔断火源向工作面延伸; ③ 密封作用， 密封堵漏风。 1 开放采空区压注胶体泥浆防灭火的机理 向开放采空区注胶体泥浆的防灭火机理是 采 空区有“ 三带” ， 即散热带、 自 燃危险带、 窒息带， 煤 炭自 燃发生在自 燃危险带内。最易自 燃深度一般为 30一 60 m 。若在距工作面30 一 60 m的采空区内的 最易自 燃区域前的某一固定地点， 压注胶体泥浆， 通 过控制凝胶配比和成胶时间来控制胶体泥浆的流动 范围， 使胶体泥浆与研石等共同形成一道较宽的隔 离带， 在隔离带内辅以注浆。隔离带可以阻止黄泥 浆流向工作面， 迫使黄泥浆向采空区 更深方向流动， 向火源点流动。随着工作面的向前推进， 采空区顶 板冒落的逐渐严实， 空间逐渐减小， 采空区漏风量逐 渐减少， 火源点也逐渐下移; 随着隔离带的加高， 流 向火源点的注浆量也逐渐增加， 使采空区充填更趋 于严实， 温度逐渐降低， 使得注浆防灭火效果能更好 地发挥作用。 概括地说， 就是在采空区内最易自 燃区域前注 胶体泥浆， 形成一道隔离带， 在隔离带内大量注浆， 从而破坏漏风供氧和蓄热环境， 消灭煤炭自 燃。胶 体泥浆是其核心技术， 起到形成隔离带的作用， 即起 2 胶体泥浆防灭火特性 胶体泥浆防灭火技术， 常用于防治开放采空区 和无煤柱 或小煤柱 开采的 综放邻近采空区 封闭 采空区 的煤炭自 燃， 具有用料省、 施工强度低、 防 灭火效果显著等特点。在姚桥煤矿， 应用胶体泥浆 防灭火技术， 分别成功地防治了7 5 1 3 综放面、 7 0 03 综放面、 7 5 07 综放面的各自邻近采空区 封闭采空 区 的煤炭自 燃。 胶体泥浆的特性 胶体泥浆是由基料 如水玻璃等 、 促凝剂 碳 氨、 铝酸钠等 和黄泥浆 或粉煤灰浆及研石制浆 按一定比例混合而成， 可控制在一定时间内发生胶 凝固化， 并吸热降温; 胶体中加人充填剂， 可使之增 加强度、 耐热性和延长有效期。胶体泥浆主要具有 如下性能 ①高固水性， 固水量在80 以上; ② 强 渗透性， 渗透距离可超过sm ; ③吸热降温快， 基料 浓度为6 时， 胶体吸热量为4 x ro 4 k J/衬以上; ④ 密封堵漏效果好; ⑤阻化性能高; ⑥耐热稳定性能 好; ⑦强度高， 在井下稳定l a 以上时间; ⑧成本低、 工艺简单、 设备轻便， 操作方便灵活。 3 应用无氨胶体泥浆防灭火技术治理7 0 05 综放面 开放采空区自燃 3 . 1 综放工作面概况 7 0 0 5 综放面为姚桥煤矿中央采区首采面， 走向 长1 6 4 9 m ， 倾斜长1 5 9m ， 煤层厚度5 . 8 一 4 . 2 7 m ， 煤层倾角9 “ 一 1 9 ” ， 标高为一 6 76一 7 so m ， 工作面 采用下行“ U ” 型通风系统， 正常供风量为7 41一 6 39 煤矿安全 2 0 0 7 一 “ 3 2 7 m ， / mi n 。 该面有10余条较大断层， 断层处煤体疏 松、 易自 燃。在掘进过程中， 材料道、 切眼和刮板输 送机道曾多处遇断层发生煤层自 燃现象。在回采过 程中出现2 次自 燃。 3 . 2 上隅角采空区自 燃原因分析 在7 0 05工作面推进至 1 1 90 m ， 突然发现该工 作面上隅角出现C O ， 且高达2 20 x l0一 6 ， 在工作面 第85 一 l ro 禅 架尾也有少量C O ， 并随 后呈上升之势， 而工作面下隅角C O一直稳定在 20一 5 0 x ro一 6 。 经调查分析， 其主要原因是 1工作面上出口附近有3 一 5 个支架不放煤 或放煤量很少， 老空区遗煤量大， 留下自 燃隐患。 2 虽然元月份工作面推进速度较快， 达 巧 6 m ， 但顶板冒落仍不严实， 采空区注浆量小 因工作 面较长时间微俯采， 无法正常注浆 ， 采空区漏风窜 风现象严重， 即具备供氧蓄热条件。 3 近期外围巷道贯通多， 通风系统不稳定， 工 作面风量变化幅度大， 风量最小时不到3 00 m ， / m in 当时工作面配风量为6 20 m 3 / m in ， 形成拉风箱效 应， 诱发了采空区遗煤自 燃。 3 . 3自燃的处理 由于工作面是微俯采， 所以针对上述情况， 决定 采取注胶体泥浆和辅以注浆技术措施灭火。该措施 的关键技术之一是确定胶体泥浆的配比， 经实验， 选 取 ① 黄泥浆水土比为3 l体积比 ; ② 凝胶的配 比为水 水玻璃 无氨促凝剂二 9 4 4 2质量比 ， 成 胶时间约为4 一 s m in 。其工艺是在现有的静压埋管 注浆系统中， 在井下利用添加泵， 按一定比例向注浆 管路中添加促凝剂， 形成一道胶体泥浆隔离带， 并在 隔离带内注浆。 具体实施方案和过程为 突击运、 装注胶泵， 并 增铺2 趟 咖6m m注浆管路约6 00 m ， 其中第一趟 管路在7 9 8 棚处开口 用于注胶体泥浆， 第二趟管路 在7 犯 棚处开口作注胶体泥浆备用管， 原1 08 mm 管路在8 8 4棚处开口仍作注浆管用。采取每天早 班压注胶体泥浆l h 、 中夜班注浆各3h 、 加强放煤、 保持正常推进度和稳定工作面风量并增加至8 30 m ， / m i n 等 措 施， 共注 胶体 泥浆1 3 s Z m ， 、 注 浆4 4 3 6 砰、 工 作面 推进86m ， 上隅 角老空区c o 降至巧x 1 0 一 ‘ 以 下， 在1 0 6 、 9 6 、 8 5 支架尾部查无c o ， 隐患 基本消除， 并一直维持到工作面回 采结束封闭。 3 . 4 防灭火治理综合分析 7005综放面是非标准的“ U ” 型通风工作面 工 作面后尾有放水巷、 材溜后尾均有尾巷， 虽然尾巷被 封闭， 但受回采动压影响， 墙体压酥漏风 ， 回采了 11个月推进7 60m时， 刮板输送机道后尾 老巷 出 现自 燃， 自 燃的主要原因是工作面向后尾老空区漏 风量大。同时说明 7 005 采空区自 燃危险带的带宽 远 35一 l rom 。 在本次煤炭自 燃前， 虽然工作面的 推进速度分别是 l ro耐月、 巧 0耐月和1 56 耐月， 远 60 m ， 仍未能避免工作面上巷采空区发生自 燃。 鉴于此， 7 005 综放面配风为8 30 m 3 / m in ， 如采 空区漏风率按1 计算， 进风隅角采空区漏风量可 达8 . 3 m ， / m in ， 要惰化这么大的漏风量， 需注氮3 00 m 3 /h 以上。而7 005 制氮机的最大制氮能力不到 3 00m ， / h ， 很难惰化采空区 进行防灭火。因此， 实现 注氮防灭火是不可能的， 惟有堵漏风和破坏蓄热环 境的方法可行。 所以， 在距工作面的40 m的最易自 燃点前的 7 9 8 棚处 固定地点 压注胶体泥浆， 在采空区距工 作面51. 6m的8 8 4棚处压注黄泥浆。这样， 在 7 9 8 棚的附近区域， 注胶体泥浆， 形成一道隔离带; 在隔离带内的最易自 燃区域注浆， 共同阻止自 燃向 工作面方向延伸扩展; 随着工作面的向前推进， 采空 区顶板冒 落的逐渐严实， 使得注浆防灭火效果更好， 达到堵漏风和破坏蓄热环境的目的， 从而最终灭火。 胶体泥浆起到隔离带的作用 ① 隔断火源向工 作面方向扩展延伸; ② 密封堵漏风; ③ 防止注浆浆 液流向工作面， 迫使注浆浆液流向火源点， 破坏蓄热 环境， 降温灭火。 4 采空区两道阻燃墙防火技术 工作面采空区的内部漏风主要是由上下两道压 差造成。上下两巷道因支护原因在回采过程中冒落 不实， 特别是采用锚网、 锚索支护形式的巷道， 回采 后冒落滞后， 使采空区的漏风深度加大。当上下隅 角建墙后， 有效封堵了因两巷造成的漏风， 起到了缩 小采空区漏风宽度的作用。 工作面在回 采过程中， 每推进10 巧m在工作 面上下两道冒 落处建立阻燃墙。建墙材料可就地取 碎煤， 按比 例在碎煤中加人阻燃剂装袋进行垒砌， 对 墙面喷涂聚 胺脂或用黄泥摸面处理后注人凝胶材料 或罗克休材料， 严禁风流从两道漏进或漏出， 减少采 空区的漏风量， 缩小漏风的宽度。 5 结论 1 综放工作面防止开放采空区煤炭自 燃的根 本性措施是推进度， 设计合理的工作面长度， 加强工 2 8煤矿安全 Tot a ‘ 3 8 8 浅谈庞庄矿区采煤塌陷地的综合开发利用 丁志娟， 张宝泰 徐州矿务集团有限公司庞庄煤矿， 江苏徐州221 1 41 摘要 采煤塌陷造成大量耕地荒芜、 环境污染， 已成为制约社会、 经济可持续发展的重大障碍， 对采煤塌陷地的综合开发利用非常必要。 徐州市庞庄矿区 根据当 地的实际情况， 主要采取综合 开发利用煤秆石、 利用多 种手段进行土地复垦、 利用塌陷区发展养殖业的方法， 化不利因素为有 利因素， 恢复改善和生态环境， 实现了 矿区可持续发展。 关键词 采煤塌陷 地; 综合开发; 利用 中图分类号 T D 3 2 5 . 3文献标识码 B文章编号 1 0 0 3 一 4 9 6 X 2 0 0 7 0 3 一 0 0 2 8 一 0 2 我国是煤炭生产和消费的大国， 随着国家经济 发展对煤炭需求的日 益增加， 煤炭产量逐年上升。 然而煤炭开采造成的塌陷地也在大面积增加， 因采 煤塌陷造成大量耕地荒芜、 水土流失、 植被破坏、 环 境污染等， 已严重影响矿区经济的发展， 成为影响矿 区全面建设小康社会、 区域经济可持续发展的重要 制约因素。因此， 对采煤塌陷地的综合开发利用非 常必要。徐州市庞庄矿区根据当地的实际情况， 主 要采取综合开发利用煤研石、 利用多种手段进行土 地复垦、 利用塌陷区发展养殖业的方法， 化不利因素 为有利因素， 实现矿区可持续发展。 1 庞庄矿区的概况 1 . 1 矿井地理位置 徐州矿务集团有限公司庞庄煤矿位于徐州市西 北郊九里区庞庄办事处境内， 距徐州市中心13 k m 。 该矿是徐州矿务集团的主力矿井之一， 是江苏省生 产能力最大的大型现代化矿井。庞庄煤矿由 庞庄井 原东城井并人庞庄井管理 和张小楼井2 个生产 井构成， 庞 庄 井 井田 走向 长6 . I k m ， 倾斜 宽3 . o k m ， 井田 矿区面积1 8 . I k m Z ; 张小楼井井田 走向长4 . 8 k m 、 倾斜宽3 . 3k m， 井田面积为1 5 . s k m Z ; 加上工 人村的面积， 整个庞庄矿区面积51. s k 衬。 徐州市庞庄矿区地处华东平原北部， 地势较平 坦。矿区交通运输便利。矿区内有华美热电厂、 华 美司达制砖厂、 有两个大型养殖厂。矿区东部有彭 城电厂， 矿区与世界文化遗产龟山汉墓仅相距 3k m。 1 . 2 矿井生产能力 庞庄煤矿拥有庞庄、 东城、 张小楼3 对井口。庞 庄井原设计生产能力为45万口 a ， 1 9 65年投产; 东 城井原设计生产能力为21万口 a ， 1 9 64年投产; 张 小楼井原设计生产能力为45 万“ a ， 1 9 72年投产。 经过改扩建， 2005 年庞庄煤矿核定生产能力为3 10 万口 a ， 其中庞庄、 东城两井核定生产能力为2 00 万 口 a ， 张小楼井核定生产能力为 1 10万 口 a 。庞庄井、 东城井与张小楼井均为立井暗斜井多水平、 分区式 开拓方式。 2 庞庄矿区对采煤塌陷地的综合开发利用的方式 2 . 1 综合利用煤歼石变废为宝 由于庞庄煤矿开采历史较长， 改扩建后煤炭产 作面的管理， 确保月推进不低于60m 。 2 压注胶体泥浆可在采空区内形成隔离带， 便于采空区大量注浆， 可防止工作面推进慢时采空 区煤炭自 燃。 3胶体泥浆能否达到预期效果， 关键是成胶 比例的控制。因此在实施压注胶体泥浆技术措施 时， 根据不同采空区的具体情况， 有针对性的采取不 同配比， 严格控制成胶时间， 以达到预想目的。 作者简介 董立华 1 9 63一 ， 男， 江苏丰县人， 工程师， 1 982 年毕业于徐州煤矿学校， 后又到中国矿业大学学习， 1 999 年毕业， 现任大屯 煤电 公司生产管理部副部长， 从事生 产调度管理工作。 收稿日 期 2006 一 07 一 24; 责任编辑 郭瑞年