某矿11102综放开采面末采回撤期间防灭火技术研究.pdf

2 0 2 0年第0 8期 某矿1 1 1 0 2综放开采面末采回撤期间防灭火技术研究 苏 涛 山西汾西正旺煤业有限责任公司, 山西 孝义 0 3 2 3 0 0 摘 要 综放开采工作面采空区内遗煤较多, 在采面回采末期、 设备回撤期间由于采面推进速度缓慢、 停采等原因, 容易造成采空区内遗煤自燃。因此, 针对1 1 1 0 2综放工作面现场实际情况, 对采面回采末期、 设备回撤期 间实际情况提出防灭火技术, 末采、 回撤期间工作面一氧化碳、 瓦斯、 温度等均未出现异常, 采空区内遗煤 无自燃发火征兆, 有效确保了采面末采及设备回撤期间的安全。 关键词 综放开采; 末采; 设备回撤; 防灭火; 自燃发火 中图分类号 T D 7 5 3 D O I 1 0. 1 9 7 6 9/j . z d h y . 2 0 2 0. 0 8. 0 6 0 0 引言 自燃煤层回采工作面在开采末期时由于推进速度缓 慢、 开采时间长, 遗留在采空区内的遗煤极其容易氧化自 燃[ 1 - 2]。特别是回采工作面采用综放开采时, 由于采空区 内遗落煤层量较大, 采空区内遗煤发生自燃可能性有所 提升, 若不能采取有效技术措施防止采空区内遗煤自燃, 可能会引发井下火灾等事故, 严重时会导致设备回撤中 断、 出现不必要的人员伤亡及财产损失[ 3 - 6]。因此, 针对 综放开采工作面开采实际情况, 采取针对性的末采期间 防灭火技术措施, 确保整个回采工作面安全、 平稳进行。 1 工程概况 正旺煤矿1 1 1 0 2综采放顶煤工作面在一采区范围 内, 工作面长度1 6 0 m, 推进长度5 9 6 m, 面积9 5 3 6 0 m 2, 开采1 01 1号煤层, 煤厚平均7. 8 5 m, 夹矸34层, 夹 矸层位较稳定, 煤层结构复杂, 煤层倾角-1 2 7 , 平均 3 , 煤层顶板、 底板一般为泥岩, 煤层层理较发育。该工 作面煤层自燃倾向性等级属Ⅱ类自燃煤层。 2 采面末采期间采空区遗煤自燃发火分析 2. 1 采面末采期间采空区遗煤自燃分析 由于1 1 1 0 2采面采用综放开采方式, 采空区内会遗 留有大量的煤炭, 为采空区遗煤自燃发火创造了条件, 同 时采面回采时采面通过会向采空区漏风, 加之回采巷道 均采用锚网索支护方式, 支架推移后顶板不容易垮落在 一定程度上增加了采空区漏风量。采面进入末采期间 后, 整个 回 采 推 进 速 度 显 著 放 缓, 遗 煤 自 燃 氧 化 时 间 增加。 2. 2 采面设备回撤期间采空区遗留自燃分析 1 1 1 0 2综放工作面开采的1 01 1号煤层自燃发火期 在2 6 d, 在回采工作面停采、 设备回撤期间, 采空区内位 于氧化带以及氧化带、 窒息带交汇处的遗煤处于良好的 氧化环境, 当时间达到煤层最低发火周期时, 极其容易出 现氧化自燃现象, 一旦自燃采空区、 回撤通道内C O浓度 会显著增加, 提高综放设备回撤难度。 整个回采工作面综放设备回撤耗时接近3 0 d, 在此 时间内液压支架上覆顶煤一直处于氧化阶段, 若此过程 中顶煤出现自燃则提高防灭火难度; 支架停采后采取铺 设风筒布、 柔性网等措施, 冒落的顶煤处于支架后方, 在 风筒布等遮挡下, 采面向采空区内的漏风量有所减少, 采 空区与采面交汇处处于微风状态, 为采空区内遗煤自燃 蓄热创造条件, 加剧遗煤自燃。 3 采面末采回撤期间采用的防灭火技术 3. 1 采面距停采线1 6 03 0 m阶段采用的防灭火 技术 1 做好末采回撤期间的预测预报工作 加强对采面内瓦斯、 一氧化碳、 温度等的监测, 并向 采空区内每隔3 0 m埋深一根束管, 每班采集一次采空区 内的气体成分, 及时掌握采面、 采空区状态。 2 漏风封堵 回采工作面每推进1 0 m距离就在采面进、 回风上隅 角后布置一道厚度在1. 0 0 m以上的沙袋隔离墙, 隔离墙 一侧紧贴巷帮, 上覆与顶板紧贴, 施工完毕后在隔离墙全 断面喷射快速密封材料封堵漏风裂隙。 3 采空区注氮 在回采工作面停采之前采用注氮的方式进行防灭 火, 在1 1 1 0 2综放面进风巷通过预埋的注氮管路向采空 区连续不断地注氮, 一般情况下保持2 4 h不间断注氮, 注 入量控制在2 0 0 0 m 3/ h以上。 4 采空区灌浆 在距离停采线1 0 2 m、7 2 m、4 2 m位置时, 在1 1 1 0 2 采面风巷内向采空区铺设一趟管径1 0 0 mm的灌浆钢 管, 随着采面的推进灌浆管逐渐埋入采空区内。回采期 间每天都进行预防性灌浆, 灌注量在5 0 0 m 3/ d以上, 在 灌注的浆液中添加一定量的悬浮剂从而制备成复合浆 液, 浆液中黄泥占比在7∶1以内。 5 其他措施 在采面回采期间喷洒阻燃剂, 从而降低遗煤自燃发 火概率; 同时确保采面推进速度在6 0 m/月以上, 必要时 每天都对进、 回风上隅角进行强制放顶, 从而减少采面向 采空区的漏风量。 061 自动化应用 创新与交流 收稿日期 2 0 2 0 - 0 6 - 0 4 作者简介 苏涛 1 9 8 6 , 男, 河南浚县人, 毕业于中国矿业大学通风与安全专业, 工程师。 2 0 2 0年第0 8期 3. 2 采面距停采线3 0 m以内采用的防灭火技术 1 漏风封堵 采面与停采线距离在3 0 m以内时, 在采面后方铺设 粘贴有风筒的柔性纤维网, 从而形成一道防漏风屏障, 从 而有效减少采面向采空区的漏风量; 采面推进距离停采 线2 8 m、2 0 m、1 2 m位置时, 在1 1 1 0 2采面进风、 回风上 隅角位置施工5个注浆钻孔, 通过钻孔向采空区内注入 高分子材料, 与采空区内冒落矸石一起形成3组胶体隔 离墙, 减少向采空区的漏风量; 采面停采后, 在进、 回风上 隅角位置采用阻燃性封闭材料进行封闭, 从而减少向采 空区的漏风量。 2 采空区注胶 回采工作面开采至停采线位置时, 在预先掘进的防 灭火巷内向采面施工3个措施孔, 首个钻孔距离采面回 风巷3 m, 随后每隔3 m布置一个钻孔, 钻孔开孔距离底 板1. 5 m, 长、 短钻孔交替布置, 长钻孔长3 4. 6 m、 倾角 4 , 终孔位于支架后方3 m位置; 短钻孔长3 1. 6 m, 倾角 5 , 在整个采面共计布置6 7个长短注胶钻孔。 由于各个位置顶煤厚度存在差异, 各注胶钻孔内的 注胶量各不相同, 当顶煤厚度在2. 0 m以上时, 每个注胶 钻孔注胶量为2 0 0 k g; 当厚度在 3. 0 m以上时, 每个注胶 钻孔注胶量为3 0 0 k g; 当厚度在 4. 0 m以上时, 每个注胶 钻孔注胶量为4 0 0 k g 。具体在采面注胶钻孔布置情况如 图1和图2所示。 图1 注胶钻孔布置剖面图 图2 注胶、 灌浆钻孔布置示意图 3 灌浆 采面停采后, 在工作面上下口位置向采面进、 回风上 隅角后方1 5 m范围内各布置3个灌浆钻孔, 其中13 号灌浆钻孔用于向回风上隅角处灌浆; 46号钻孔用于 进风巷上隅角处灌浆, 每个灌浆孔注入量均为2 0 0 m 3 以 上, 水∶黄泥比例在7∶1以内, 具体灌浆钻孔布置参数 如表1所示, 位置如图2所示。 表1 灌浆钻孔布置参数 位置 钻孔 编号 倾角 钻孔长度 /m 架后 /m 终孔位置 回风 巷上 帮 144 3. 91 0 伪顶上1. 0 m 243 9. 68 伪顶上1. 0 m 38. 53 7. 66 伪顶上1. 0 m 进风巷上帮 444 3. 91 0 伪顶上1. 0 m 543 9. 68 伪顶上1. 0 m 63. 53 7. 66 伪顶上1. 0 m 3. 3 综放设备回撤期间采用的防灭火技术 1 采空区注氮 在回撤采面液压支架、 刮板输送机、 采煤机期间, 通 过1 1 1 0 2采面进风巷及预先布置的注氮管路向采空区2 4 h不间断注氮, 单台氮 气 的 注 入 量 控 制 在1 5 0 0 m 3/ h 以上。 2 采空区灌浆 在采面设备回撤期间, 通过在1 1 1 0 2运巷内预先埋 设的灌浆管路向采空区内连续灌注黄泥浆, 具体在采空 区内出水量不影响设备回撤的前提下每天灌注的黄泥浆 量在3 0 0 m 3 以上, 当采面出现溃浆时则适当减少黄泥浆 灌注量。 4 结语 1 在1 1 1 0 2综放工作面末采期间通过向采空区内 灌注黄泥浆、 注胶, 减少采空区漏风量等综合防灭火技术 措施来防止采空区遗煤自燃。在采面末采期间虽然采面 推进速度有所放缓, 回风巷、 上隅角、 采空区内C O浓度、 温度等均未出现异常, 有效确保了采面末采安全。 2 在采面设备回撤期间采用封堵漏风通道, 埋管注 浆、 注氮, 进、 回风上隅角灌浆, 采空区漏风封堵等措施, 有效避免了采空区以及采面上覆顶煤自燃, 确保了采面 综放设备的回撤安全。 参考文献 [ 1] 李万仕, 周贤, 辛林.自燃煤层老火区下综放开采防灭火 技术[ J].煤矿安全,2 0 1 9,5 01 6 7 - 7 0. [ 2] 高梓, 李春睿.液压支架压死条件下易自燃煤层综放面末 采回撤技术研究[ J].煤矿机械,2 0 1 8,3 96 4 7 - 4 9. [ 3] 王学浩.特厚易燃煤层综放开采防灭火技术研究[J].煤 炭与化工, 2 0 1 7,4 03 1 5 0 - 1 5 3. [ 4] 梁运涛, 田富超, 景珂宁, 等.特厚煤层综放工作面安全开 采防灭火技术体系研究[ J].同煤科技,2 0 1 66 1 - 6. [ 5] 王淼坤.大采高特厚易燃煤层综放开采防灭火关键技术 实践[ J].煤矿现代化,2 0 1 44 5 4 - 5 6. [ 6] 白凤彪.小窑破坏区综放工作面设备回撤期间综合防灭 火技术[ J].煤,2 0 1 3,2 21 1 3 1 - 3 2,4 4. 161 创新与交流 自动化应用