综采工作面停采期间自燃隐患辨识及治理技术.pdf

第 l 3卷 第2期 总第 8 1期 2 0 0 8年 4月 煤 矿 开 采 Co a l Mi ni n g Te c h n o l o g y V o 1 ． 1 3 N o ． 2 S e r i e s N o ． 8 1 Ap r i l 2 0 08 综 采工作 面停 采期 间 自燃 隐 患辨 识 及治理技 术 王绪友，李继良，孟警战，张传昌 充矿集团有 限公司 东滩煤矿 ，山东 邹城 2 7 3 5 0 0 [ 摘 要] 介绍了兖州矿区3 煤分层开采，综采工作面停采期间支架顶部破坏煤体的发火原 因及技 术对策 ，采用打钻注胶、注 氮、通风均压等综合治理技术，取得 了良好 的防灭火效果 ，保证 了 工作面支架 的安全撤除 ，促进 了矿 井安全 生产。 [ 关键词] 综采面；停采线；防灭火 [ 中图分类号]T D 8 2 3 ． 9 7 [ 文献标识码]B [ 文章编号]1 0 0 6 -6 2 2 5 2 0 0 8 0 2 ．．0 0 9 4 --0 2 Hi dd e n Tr o u bl e Re c o g n i t i o n a n d Pr e v e n t i o n o f S po nt a ne o us Co mbu s t i o n du r i ng M i n i ng Pa u s e i n Fu l 1 ． me c h a ni z e d M i ni n g Fa c e 兖矿集团东滩煤矿为低瓦斯矿井，煤尘爆炸指 数 3 7 ． 4 ％，具有爆炸性 ；煤层 自然发火期为 3～6 个月，实体煤实际最短发火期为 1 8 d ，防灭火工作 是矿井通防工作 的重点 。目前 ，东滩矿采取 3 综 放开采和 3 下普通综采相搭配的生产布局 ，3 下煤 的开采 ，因 3 采空区有一定 的浮煤 ，煤体破碎易 出现 自燃隐患。该矿 1 4 3 4综采工作面停采，停 采后 1 1 d即出现 自燃征兆 。采取综合 防灭火措施， 有效对停采线进行 了防灭火治理，保证了工作面支 架安全撤除，实现了通防安全 。 1 工作面概况 东滩矿 1 4 3 下4综采工作面为 3 下煤工作面 ，其 轨道巷沿 1 4 3 下5运输 巷布置 ，为顶空 、沿空掘进 巷道 ，运输巷为顶空掘进巷道。1 4 3 下4工 作面上 方为 1 4 3 0 5综放 面采空 区、1 4 3 0 6 综采面采空 区，北邻 1 4 3 下5综采面采空 区。1 4 3 下4停采线超 前 1 4 3 0 5停采线轨道巷 1 3 ． 2 m，超前 1 4 3 0 5停采线 运 输 巷 8 ． 8 m，超 前 1 4 3 0 6。 。 停 采 线 1 0 ． 2 m，在 1 4 3 下5停 采线 以西 2 5 ． 3 m处。3 煤厚 5 ． 7 m，3 下 煤厚 3 ． 5 m，3 同 3 下之间夹矸厚 1 ． 5 5～3 ． 0 m，北 薄南厚 ，停采线中部夹矸平均厚 2 ． 6 5 m。1 4 3 4工 作面长度约 2 6 0 m，共 1 6 8组支架 ，轨道巷 比运输 巷高 2 5 ． 0 m，通 风 方 式 为 U 型 通 风 ，下 行 风。 1 4 3 下4工作面停 采后 ，因安装撤除工作紧张 ，不 能及时撤除 1 4 3 下4停采面设备 ，仅 1 1 d在停采面 风流中陆 续监 测 到 C O，其浓 度 为 2～1 6 l 0 ～，并有快速升高趋势，在 8 1 架处测得 C O浓 度为 1 3 0 01 0 ～，出现煤焦油味。此后，回风侧 C O达到 4 0 0～5 0 0 1 0～，并 在架 间 出现 烟 雾 ，考虑工 作安 全，对停 采线进行 了封 闭。封闭 后 ，利用预留的束管监测分析封闭区气体。封闭后 封闭区气体情况见表 1 。 表 1 停采面气体检测结果 2防灭火技术措施 2 ． 1 实施均压技术，有效控制封闭区的漏风 通过均压技术调整 ，使密闭墙内外压差控制在 2 O～5 0 P a之 间。 2 ． 2 注 N ， ，惰化停采线封闭区 利用注氮系统预留的注氮管路 ，对停采线封闭 区注人 N ，N 浓度 9 7 ％ ，降低 O 含量 ，惰化 采空区的高温隐患。 2 ． 3 施工注胶孔 ，压注凝胶直接灭火 工作面封闭前只在 8 1 架 出现 冒烟情况 ，其他 范围没有采取打钻探测的措施 ，因此采取平行施工 于停采线的灭火巷道，然后利用灭火巷道打钻注胶 的防火措施。为施工灭火道，首先对运输巷密闭进 行了锁封 ，运输巷密闭挪至距停采面 5 ． 0 m。 1 灭火道的布置 1 4 3 下4灭火道在 1 4 3 下4 运输巷与停采线交点以东 4 6 m处的北 帮开门 ，与 [ 收稿日 期]2 0 0 7 1 0 2 9 [ 作者简介]王绪友 1 9 6 9一 ， 男，山东邹城市人，采矿工程师， 毕业于山东科技大学采矿工程专业，现为兖矿集团乐滩煤矿通风副总工 程师， 从事煤矿通防安全管理工作。 9 4 维普资讯 王绪友等综采工作面停采期间自燃隐患辨识及治理技术 2 0 0 8年第2期 运输巷呈 4 5 。 角掘进 6 3 m后 ，拐 弯至 与 1 4 3 4停 采线平行后 向前施工 1 1 8 m。灭火道直巷段与 1 4 3 4停采线煤壁水 平距离 3 m。灭火道总长度 1 7 3 m， 平行对应于停采面 1 ～1 1 5 架范围。 2 注胶钻孔的布置对应 1 4 3 下4停采线 1 一 1 0 8 架 ，共 1 7 3 m，按高低位孔布置 ，即每 1 ． 5 m 布置 1 个 钻孔 ，7 8个孔 ，高 、低位交 替 “ 三 花” 布置 ，高位孔透 1 4 3 下4停采线支架切顶线上方 3 煤顶板下 1 ． 0 m处，开孔高度 1 ． 5 m。低位孔透 1 4 3 下4停采线支架切顶线上 方 3 煤底板上 2 ． 0 m 处 ，开孔高度 1 ． 0 m。钻孔全长套 4 l -0 m m 的钢管 ， 最里端 1 根钢管为 1 ． 0 m长花管，钻孔布置见图 1 。 3 注胶 防灭 火措 施 防灭 火 治理 重点 是 1 4 3 下4停采线 、1 4 3 0 5停采线 。注胶防火思路 先 图1 灭火道钻孔布置剖面 采用大系统工艺大流量对停采线压注小苏打水玻璃 胶体进行充填降温 ，把钻孔普注一遍 ，然后改用小 系统注胶工艺对停采线压注小苏打水玻璃胶体 ，以 保证停采线处的破碎煤体全部被胶体充填 ，确保达 到预期的防灭火效果 。在注胶防灭火同时 ，地面制 氮系统制高浓度氮气 ，对停采线进行注氮 ，以降低 停采线内的 0 含量，抑制破碎煤体 自燃氧化，加 快防灭火速度。 4 防 灭 火检 测、监 测 利 用停 采 线 7 0 ， 8 1 ，9 0 ，1 1 5 架顶及轨道巷、运输巷板闭内预留 的监测束管和 6 0 ，7 0 ，9 0 架处预 留的温度探 头 监测封闭区气体和温度情况 ，并绘制曲线图，每天 分析各钻孔的注胶效果 。同时对已施工的钻孔气体 和温度进行检测，以便判断高温区具体位置。 3防灭火技术措施的实施 3 ． 1 灭火道的施工 工作面停采封闭后 ，即开始施工灭火道 ，灭火 道宽 3 ． 0 m，高 3 ． 0 m。 3 ． 2 施工注胶钻孔 ，排查高温隐患 打钻孔期 间 ，先 后在 3 5 架 、4 0 架 、4 6 架 、 5 0 架 、5 5 架 、6 3 架 、7 1 架等 7处地点发现高温 点 ，其他地点没有出现温度超 过 3 5 。 的钻孔。通过 打钻测温 、气体分析排查 ，确定高温范 围为 3 5 ～ 8 5 架，位于 1 4 3 下4工作面支架切顶线上 3 下煤顶 板上 1 ． 5～ 3 ． 0 m，高温异常孔见表 2 。 3 ． 3 注 N ， 惰化采空区 表 2 高温异常钻孔 自1 4 3 下4停采面封闭后，采取注氮惰化的防 火措施 ，对破碎煤 体的 自然氧化起 到一定抑制作 用，没有出现自 燃隐患点扩大现象，共对停采面注 氮 1 2 0 2 k m 。 3 ． 4 压注凝胶 ，直接防灭火 由灭火道向支架顶部注胶 ，共压注小苏打水玻 璃胶体 5 8 6 0 m ，平均每孔压注 7 4 m 。 灭火道直巷段对应 1 4 3 下4停采线 3 1 ～1 0 8 架 ，是本次防灭火治理的重点。巷道长 1 1 8 m，注 胶 5 3 8 8 ． 5 m 。 ，每孔平均注胶量 4 1 m。 。其 中 3 5 架 钻孔注 1 2 2 ． 2 m 。 ，4 0 架钻孔注 1 2 6 ． 9 m ，4 6 架 钻 孔注 6 2 ． 7 m 。 ，5 0 架钻孔注 6 3 ． 3 m。 ，5 5 架钻孔 3 个注 3 2 3 ． 5 m 。 、6 3 架 钻孔 注 1 1 2 ． 3 m。 、7 1 架钻 孔注 1 8 7 ． 3 m 。 拐弯段对应 1 4 3 下4停采线 1 ～ 3 0 架 ，共 4 6 m 长 ，注胶 2 3 1 ． 5 m 。 ，每孔平均注胶量 2 8 ． 9 4 m 。 由迎 头 向 1 4 3 下4停采 线 1 0 9 ～1 4 1 架 注胶 1 06 ． 9m。 ，每孔平均注胶量 1 7 ． 8 m。 。透 1 4 3 0 5西轨 下转 1 0 4页 9 5 维普资讯 总第 8 l期 煤 矿 开 采 2 0 0 8年 第 2期 计边下料施工 ，这就导致了效率低下 、施工进度受 限，而且难以保证施工质量。尤其在一些特殊作业 环境下要严格避免现场施焊 ，给精确对接设计与制 作提出了较高的要求 。 图 1 所描述的现场问题 ，是典型的空间管路连 接搭建。通过实际测量，可以在三维空间绘制 出真 实的需求模型，然后虚拟构建合理 的连接段 ，将所 构建的连接段上的空间相贯线提取出来后 ，在平面 上展开，经过绘图机 1 1绘制出图用于现场管路切 割。制作过程完全可以在远离施工现场的安全区域 进行 ，连接段及空间相关线的展开如图 4 。 4 图 2所代表的是生产现场复杂物料溜槽设计与 施工问题 ，这种类型的问题涉及井下各种形式的煤 炭溜槽制作。图5提供的解决方案 ，完全在三维空 间按照实际位置需求进行合理地虚拟搭建，完善地 实现了精确设计 、辅助下料和避免现场施焊问题 。 图 3所示风轮叶片图纸绘制 ， 对于夹在中间的 叶片的平面展开图，可以想象 ，叶片折弯后要与带 有锥度的帮板斜着进行相贯 ，所以不论立体还是展 开形状都是复杂的，传统的绘图技术对此问题不易 图 5 解决。借助空间 C A D技术，可以利用两帮板的内 表面对弯曲后 的叶片进行实际安装后切割 ，从而得 到了叶片的精确立体形状 ，然后将叶片的立体形状 展平 ，喷绘出叶片的 1 1平面图纸 ，见 图6 。 实际切 割后提取的叶将叶片展开后的精确 片左右视图下料形状 图 6 3 结束语 通过空间连接现场案例的需求分析 与问题解 决 ，可以看到利用空间 C A D构建分析技术 ，可 以 提高苛刻条件下的多种设计方案快速论证 ，并得 出 较为合理完善 的设计结果 ；利用 空间 自动投影成 图，辅助现场制作进行空间相贯线展开 ，可以极大 提高制作效率与精度 ；可以突破传统现场边下料边 施工的进程 ，使工程实现多头进度 ，同时避免了危 险施工环境下现场施焊的危险性。 [ 责任编辑 邹正立] 盎 盎 盎 客 客 客 客 客 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 盎 客 盎 盎 盎 盎 客 盘 客 盎 盎 盎 盎 盎 客 客 客 客 客 盎 客 客 盎 盎 盎 盘 盍 客 客 客 套 盎 盎 盎 客 客 客 客 客 客 盎 盘 客 套 客 客 客 客 客 客 客 客 客 客 盘 客 客 客 客 客 客 上接 9 5页 道巷停采线及透小煤柱处的钻孑 L 注胶 1 3 3 ． 6 m ，每 孑 L 平均注胶量 2 2 ． 3 m 。 4 防灭火注胶效果 1 4 3 下4停采线累计施工注胶钻孑 L 7 9个 ，累计 注胶 5 8 6 0 m ，平均每孑 L 注胶 7 4 r n ，对 1 ～1 0 8 架 范围顶部及采 空区破碎煤体，取得 了较 明显 的效 果 ，主要表现有以下几个方面 1 通过打钻孑 L ，在 3 5 ～7 1 架发现 7个 高 温异常点 ，基本在 3 煤底板以上 2 m左右位置。 1 0 4 2 经注胶处理，封 闭区 C O浓度 由 3 8 7 0 1 0 下降至 1 5 01 0 一，泄水孔反水温度 由4 1 ℃下 降至 3 2 ℃，钻孑 L 温度均在 3 4 ℃以下。 3 停 止注氮后 ，对重点 区段补 注胶体 ，封 闭区内 C O浓 度逐渐下 降，稳定 在 5 0～7 0 1 0。 。 。 ，泄水孑 L 反 水温 度 2 9～ 3 0 ℃ 。 4 通过综合治理，1 4 3 下4停采线的自燃隐 患已得到有效控制，基本具备启封条件。启封后没 有出现 自燃隐患 ，工作面 回风侧没有 出现 C O，安 全撤架 ，直至安全封闭。 [ 责任编辑 崔德仁] 维普资讯