综放工作面自然发火防治实践.pdf

2 6 煤 矿 安 全 T o t 1 3 8 0 综放工作面 自然发火防治实践 安 满 林 2 。 1 ． 西安 科技 大学 ， 陕西 西安 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． 兖 州矿 业集团 南屯煤矿 ， 山东 邹城 2 7 3 0 0 0 摘 要 南屯煤矿 9 3 上 0 5工作面为大倾 角综放回采工作 面， 而且该工作面在 回采过程 中需要 两 次将 工作面缩短 ， 相邻采空区还存在 自燃 隐患， 地质结构也较为复杂， 本 文详细分析 了该工作面 自然发火的防治特点， 并针对该工作 面缩面过 断层等不同时期 ， 采取均压、 气体监测、 压注粉煤灰 复合胶体 隔离段 、 注凝胶 、 罗克休封堵等综合技 术， 杜绝了 自然发 火事故的发生 ， 保证 了该工作面 的安 全 生产 。 关键词 自然发火 ； 综放工作面 ； 缩面； 防治实践 中图分类号 T D7 5 2 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 4 9 6 X 2 0 0 6 0 70 0 2 6 0 3 1 工作 面概 况 9 3 0 5综放工作面位于九采二分 区东北部 ， 东 南为 9 3 0 7工 作面采空 区， 该面倾 角最大 3 2 。 ， 最小 3 。 ， 平均 1 4 。 。工作面倾 斜长 1 7 8 m 煤 帮至煤帮平 距 ， 回采推进长度为 5 5 0 m， 煤机设计截深 0 ． 8 m， 采高 2 ． 5 m， 放煤高度 2 ． 5 m， 煤层平均厚度 5 m。 顺槽内共揭露 5条断层 ， 设计在停采 线以内有 3条 断层 3 E F 2 0 0 、 3 I - F 2 0 9和 3 E F 2 0 1对工作面巷道 的 掘进 以及回采时的自然发火影响较大。 工作面煤层埋藏标高为 一5 0 0 m左右， 埋藏深 ， 地温高， 顶煤松软破碎。由于工作面回采区域 内断 层多 ， 顶煤易离层 ， 特别相邻 9 3 0 7工作面采空区曾 发生过 自燃隐患， 致使工作面 自顺槽 掘进至工作面 回采， 自然发火隐患一直相伴相随。 2 掘 进期 间相邻 采 空区 自燃 隐患及治 理 9 3 0 7工作面在 2 0 0 3年 1 1月 1 0日回采结束 ， 由于该工作面切眼附近 3层煤 与 3 层煤之间的夹 矸较薄， 局部小于 0 ． 5 m， 所 以 9 3 0 7工作 面回采之 后 ， 其上部大约 5 m厚的 3 层煤跨 落到采空 区， 使 采空 区留有大量碎煤 ， 形成 自燃隐患。9 3 0 5上顺 槽距离 9 3 0 7下顺槽 6 m， 平行掘进 ， 2 0 0 4年 7月 8 日， 该 掘进 迎 头 在 9 3 0 7下顺 一 绞 车 硐 室 位置 与 9 3 0 7采空 区裂隙沟通 ， 从沟通点有烟雾溢出。该 自 燃隐患点与 9 3上 0 5工作面位置关系见图 1 。 治理过程如下 1 掘进工作面揭露该隐患点之后 ， 立 即喷浆堵 漏 ， 在沟通处用木板构筑木盒浇灌水泥沙浆。并在 N 图 1 采空区与9 3 上0 5位置关系和通风系统示意图 其上下不少于 1 0 m的范围内实施喷浆， 喷浆厚度不 小于 3 0 mm。 2 喷浆后 ， 由防尘工 区施工 钻孑 L 进行 注胶处 理 ， 共计压住凝胶 1 0 0 m3 。 3 保证掘进工作面正常通风 ， 瓦 检员携带 C O 便携仪、 C O检定管 、 两用仪 检查 回风 隅角 呼吸带、 工作面和回风流的气体变化情况 ， 并严 格执行班 中 汇报制度和巡回检查制度 。防治采空区气体溢出造 成人员伤害。 4 在该沟通处布置监测束管 ， 分析采空区气体 维普资讯 煤 矿 安 全 2 0 0 6 0 7 2 7 成分及其变化情况。 由于 9 3 0 7泄水巷在 9 3 0 7切眼的下部 最低洼 点处 ， 9 3 0 7在 回采完后采空区内的出水量一 直保 持在 1 m3 ／ h ， 需要保持泄水巷畅通 ， 如对 切眼隐患 点注浆极可能将泄水巷堵塞 ， 造成采空 区内的水无 法外泄， 形成对 9 3 0 5工作面开采 的水 害威胁 ， 所 以不能用大量注浆的办法处理 9 3 0 7采空 区 自燃隐 患。 3 回采前相邻采空区自燃隐患的治理 由于 9 3 0 5工作面推进 2 0 m 将接露 9 3 0 7采 空区， 当工作面推过后 ， 形成采空区贯通使得采空区 漏风通道增加 ， 加上开切眼附近遗煤较厚， 容易形成 大面积火区。另外 由于工作 面需要施工泄水 巷， 需 对 9 3 0 7工作面尾巷进行启封 ， 并重新封闭。因此为 保证 9 3 0 5工作面安全生产 ， 防止 9 3 0 7采空区 自 燃隐患点发展为 自然发火事故， 需要对此 隐患点进 行 彻底 治理 。 治理过程如下 1 封闭 9 3 0 5工作面。为 防止 打开 9 3 0 7尾 巷过程 中形成 向 9 3 0 7采 空区后部隐患点供 氧而发 生 自然 火灾， 从而 波及 到 9 3 0 5工 作 面， 决 定 将 9 3 E 0 5工作面封闭， 利用一天的时间将 9 3 E 0 5工作 面上下顺的密闭同时施工完毕 。 2 均压并封堵漏风。对 9 3 0 7停采线外上、 下 顺槽 的 永久 密 闭进 行 喷 浆 ， 喷 浆 厚 度不 小 于 5 0 mm， 并且按要求与周围顶板和巷道两帮接实接严。 分别在 9 3 0 7上顺联巷和 一6 7 9轨 道巷建筑 风门， 调 节采空区压力 、 降低压差 ， 减少 向封 闭区域 内的漏 风 。 3 启 封 9 3 0 7尾巷并再次封 闭。①在 9 3 0 5 上顺 、 9 3 0 5下顺和 一6 7 0 m大巷永久密 闭处分别 设置电话 ， 破除 9 3 0 7泄水巷永久密闭时设专人听电 话 ， 保证通信畅通 ， 便 于及时掌握情 况； ② 破除永久 密闭的同时， 派专人在 9 3 0 5上顺槽密闭处及下顺 槽巷道风流中检查气体情况 ， 并安排救护队员在下 顺槽待急 ； ③启封到 9 3 0 5泄水巷施工位置 以里约 2 0 m的位置上， 施工一 道板 闭夹层 ， 并立 刻向夹层 中间压注罗克休防灭火材料 ， 形成临时封闭 ； ④对用 于临时封闭的板闭及时进行 了喷浆处理； ⑤形成运 输条件后 ， 建筑永久密闭。 4 压注凝胶。应用凝胶防灭火技术， 在沟通处 沿巷道外壁利用 T UX一7 5钻机和煤电钻 多方 位、 多角度施工钻孔 ， 然后下 O1 9 mm 金属小管对 沟通 处实现多点压 注 ， 2 0 0 5年 2月 和 2 0 0 5年 5月共计 压注凝胶 1 2 0 m3 。 5 注浆和粉煤灰复合胶体 。分别通过巷道外 壁间隔 4 ～5 m施工的钻孔和 9 3 0 7上、 下顺密闭， 利 用矿井注浆系统 ， 对 9 3 0 7采空区压注粉煤灰浆液共 计 1 4 5 8 m3 ， 有效的治理 了 9 3 0 7采空区自燃隐患。 6 启封 9 3 0 5工作面。编制专项措施 ， 启 封 9 3 0 5工作面， 由救护 队执行。工作面顺利启封之 后 ， 要立刻调整工作 面通 风系统， 使工作 面正 常通 风 。 7 监测监控。利用上顺槽辐设 的束管和沟通 点施工钻孔设置 的测点 ， 采取人工取样分析和束 管 监测系统连续监测分析的形式加对隐患地点气体的 进行监测。利用监控系统安设 C O传感器时时监测 气体变化情况。 ． 4 工作面回采期间的防灭火措施 4 ． 1 回采期 间 自燃 隐 患分析 1 工作面 回采初期 ， 由于该面倾角大 ， 推进 速 度很慢 ， 月推进长度只有 4 0 m左右 ； 顶煤放 出率较 低， 尤其是切眼附近的煤体暴露氧化时间较长， 自 燃 危险性最大， 且切眼长期不跨落 ， 附近煤体的供氧条 件相对较好， 容易形成 自燃隐患。 2 工作面 回采经过断层附近时 ， 煤层及其顶板 松软破碎 ， 断层处煤体受地质构造作用非常破碎， 且 表面活性结构增多 ， 浮煤丢人采空区后 ， 比其他区域 浮煤 的自燃危险性大。工作面过断层 时， 受断层落 差影响 ， 顶煤不能够全部放 出， 使采空区遗煤增多 ， 而且过断层时推进速度慢 ， 采空区供氧充分 ， 使断层 附近容易发生 自燃隐患。 3 由于综放面超前压力影响 ， 两道顶煤在 回采 前已破碎 ， 破碎 区受到较长时间的氧化升温 ， 巷道 、 端头支架及过渡支架顶煤不放 ， 采空 区两道靠煤柱 侧 冒落不实 ， 空洞较大， 漏风严重 ， 尤其是上顺槽 ， 漏 风通道较大。工作面推进 到撤架道后， 按设计要求 先后 2次缩面 ， 必须停采撤除部分支架 以及相应 的 前后部运输机。由于综放面两巷不放顶煤、 工作面 撤架上绳区域不放顶煤 ， 致使采空区内存有大量浮 煤。停采后工作面设备撤除时 间较长， 增强 了 自燃 的危险性。 4 ． 2 回采期 间 自然发 火防治措 施 面对如此复杂的回采条件 ， 坚持超前预防为主、 安全监测数据为指导、 边回采边进行治理的原则 ， 防 止 自燃隐患发展为自然发火事故 维普资讯 28 煤 矿 安 全 T o t 1 3 8 0 1 超 前预防措施 。①上、 下顺槽各设 置直径 7 5 mm 的注浆管路 ， 回采初期管路 随工作面推进 埋人采空区； ②工作面上隅角每隔 5 0 m施工一道隔 离段 ， 减少向采空区漏风 ， 隔离段位 置如图 2所示 ； ③做好 日常的通防管理工作 ， 保证通风系统稳定 ， 安 排人员检查和维护相关 的通 风设施 ， 保 证设 施处 于 完好状态 ； ④工作面缩 面停采前后 ， 在工作面进风隅 角间隔 2 0 m连续施工 2道隔离段 ， 并对后一道隔离 段压注凝胶 ， 共计 压注 5 0 m3 ； ⑤工作 面缩 面期间 ， 采取特殊措施 ， 保证撤除工作 面风量。为防止支架 撤除后煤与矸石 冒严 冒实， 工作面风 量达不到规定 要求 ， 从工作面撤除开始沿煤壁方向施工 1 5 0 0 mm X 1 6 0 0 mmX 6 0 0 mm 的木垛 ， 边撤 除， 边 施工 ， 沿 撤除面煤壁形成一 回风通道。 隔离段 图 2 隔离段位 置示意图 2 安全监测措施 。①在回风顺槽内， 从开切眼 敷设 1 路直径 5 0 mm 的钢管内设 3路束管对采空 区气体取样化验分析 ； ②利用柬管监测 系统和安全 监测系统分别在工作面回风顺槽设置一路监测束管 和温度、 瓦斯、 c O传感器， 实现工作面温度、 气体连 续监测 ； ③工作面临时停采撤面期间 ， 及时在工作面 支架上部顶煤破碎区、 支架后部采空区布置测点 ， 监 测工作面支架顶煤和后方浮煤温度和气体的变化情 况 ， 每天派人对工作面回风隅角、 回风流和设置的测 点测量 、 取样。测 量仪器、 人员尽量 固定 ， 仪器及时 校正 ， 避免出现较大的误差 ； ④要充分利用监控 系统 的 C O、 C H 4等传感 器对 回风流 的有 毒有害气体 浓 度进行监测 ， 同时对传感器加强维护与调校 ， 确保监 控系统灵敏可靠 ； ⑤对工作 面支架顶部高 冒区 以及 支架后部地点 ， 及时利用红外线测温仪监测温度变 化情况。 3 应急措施。①在 9 3 0 5工作面上顺通道外 安设 1台 1 1 k w 局 部通 风机备用 ， 使 用直径 5 0 0 mm的风筒 供 风。当支 架撤 出地 点 的风 量 2 0 0 m’ ／ rai n时 ， 及时开启局 部通风机对 工作 面进 行供 风 ； ②建立快速防灭火体系 ， 在工作面横贯安设一套 凝胶压注设备和 1台 TUX一7 5钻机 ， 并备足备齐 所需 的材料和物资。对采空区、 支架顶煤、 巷道发火 和高温 区域做出准确地判断， 利用快速 打钻工艺配 合井下移动式注胶 设备 ， 对高温 区域进行 及时、 高 效、 快速的处理。 4 治理情况。利用上顺槽 预埋注浆管路在 回 采过程 中对采空 区压 注粉煤灰浆液 2 8 0 m3 。工作 面缩面工作完毕后 ， 实现快速密闭上顺槽和撤架道 ， 有效治理了工作面受重复动压而破碎的撤架道夹角 煤柱形成的 自燃隐患 ； 保障了工作面安全顺利 回采。 5结语 1 针对相邻采空区存在的 自燃隐患， 在回采之 前就要进行治理 ， 防止该隐患点 由于回采产生的条 件变化演变为 自燃火灾， 进而影响工作面的安全 回 采 。 2 防治综 放工作面 自然发火要 突出“ 预防为 主” 的原则 ， 超前考虑 ， 分析可能存在的 自燃隐患 ， 从 而制定可行可靠的治理措施。 3 使用多种监测手段 ， 及时掌握采空区等 自燃 隐患点的气体成分变化情况 ， 分析可能出现 的后果 ， 能够正确指导 自然发火防治工作 ， 使防治措施做到 有的放矢， 实现对 自燃隐患的可靠控制。 4 施工隔离 段能够改 变采空区漏 风及供氧的 状况 ， 并阻止采空区的高温区域向工作面发展 ， 对采 空区遗煤 自燃起到抑制作用 。 5 大面积灌浆是处理 采空 区 自燃隐患的最可 行、 最经济的措施 ， 该工作面停采后 ， 还应对停采线 多次大量注浆。 。 。 作者简介 安 满林 ， 男， 高级 x - ll ， 1 9 8 9年毕 业于西安 科技 大学采矿工程 专业 ， 现在 西安 科技 大学攻读硕 士 学位 ， 现任南屯煤矿副矿长， 发表论文 l 0余篇。 收稿 日期 - 2 0 0 60 42 4 ； 责任编辑 郭瑞年 维普资讯