不易自燃煤層采煤工作面特殊時期防滅火綜合治理技術

摘要：針對不易自燃煤層采煤工作面特殊時期出現的嚴重自燃發火隱患，通過采取綜合防滅火治理技術后，使工作面及采空區的發火隱患基本消除，保證了采煤工作面的順利回采。 關鍵詞：不易自燃煤層；防滅火；綜合治理 1 工作面概況 56211采煤工作面采取傾斜長壁懸移支架放頂煤開采，工作面走向長度為720m，平均煤厚1.８m，煤層傾角22~25，地質儲量為136萬噸,可采儲量為100萬噸.煤層標高為-506m ~-612m.2005年9月鑒定,該工作面煤層為不易自燃煤層,最短自燃發火期為90d,煤塵爆炸指數為21%. 56211工作面為五水平首采工作面,采用U型通風方式,上順槽采用U型棚支護,下順槽和切眼采用工字鋼T型棚支護,該工作面于2005年5月開始回采。 2 工作面特殊時期自燃發火隱患及原因分析 2．1工作面特殊時期自燃發火隱患 56211工作面于2005年10月15日回采過程中工作面中部遇斷層，經地質部門分別從56211工作面和56211回風巷進行探測，該斷層落差6m，隨工作面推進寬度逐漸增大，最大時在工作面連續長度達46m，該斷層走向長度為210m。工作面見斷層后對巖石段被迫采取放炮破巖，此時工作面已推進210m。2005年11月5日通風區進行防滅火預測預報時期，發現56211工作面、風巷出現CO氣體，濃度分別為0.0028%、0.0065%，2005年11月16日56211工作面上隅角CO上升至0.018%，工作面上隅角網內也檢查出高濃度CO氣體，濃度為0.020%，為及時治理工作面自燃發火隱患，立即對工作面采空區實施連續注漿，但CO仍呈現上升趨勢，12月12日經檢查化驗，工作面CO氣體范圍擴大，上隅角、工作面出現CO氣體，濃度分別為：0.06%、0.042%、0.0022%。同時56211工作面后部的倒眼封閉墻外檢查出高濃度CO，濃度為1.984%。 工作面出現嚴重的自燃發火隱患，回采過程中隨時都有被迫封閉的可能。 2．2發火原因分析 分析認為，56211工作面的發火原因為： 1) 工作面過大斷層期間，推進速度減慢，特別是2005年11月份推進距離不足20m，使采空區自燃帶寬度擴大； 2) 工作面過特大斷層期間，由于地質因素，采空區遺留大量殘煤； 3）工作面回采期間風巷淤煤積水較多，清理難度大，加之風巷壓力大，造成巷道斷面最小處不足2m2上下順槽通風壓差大； 4）56211工作面回采期間與上階段56211工作面形成漏風通道； 5）工作面內巖石段推過后，未及時垮落形成漏風通道。 針對以上情況經過綜合分析認為，主要是采空區存在漏風通道，特別是過特大斷層期間，采空區丟煤較多，推進速度減慢，氧化帶窒留時間長，加之風巷斷面太小,上下端頭壓差較大，致使工作面采空區出現嚴重的自燃發火隱患。 3 自燃發火隱患的綜合治理 3.1羅克休泡沫新型防滅火材料封堵漏風及倒眼封閉墻堵漏 一是在56211風巷發現CO處正上方處布置12個1~2m長的鋼管，對56211實施噴漿后利用預埋鋼管實施注羅克休，將56211風巷發現CO處正上方進行徹底堵漏封堵；二是對56211風巷、56211倒眼石門封閉墻分別進行了噴漿，同時在56211工作面后部各倒眼石門封閉墻外1m處釘1道臨時板墻，對原封閉墻和臨時板墻之間的空間實施注羅克休充填加固，杜絕漏風；三是在56211工作面下隅角利用直管向56211采空區實施注羅克休堵漏，材料比例為羅克休樹脂：羅克休催化劑為4：1；以上地點共注羅克休材料約12T。對所有漏風源進行了徹底封堵。 3.2采空區注凝膠復合膠防滅火治理 從-506mB10底板巷向56211采空區集中注凝膠，共注玻璃水約20T。另外由通風區防灌隊利用ZY-150鉆機從風巷10處根據頂、底區巷道空間關系，向上階段56211工作面采空區打鉆，同時向56211采空區集中注凝膠，利用膠體的凝固性，分別對巷道、密閉周圍進行封堵加固堵漏，消除漏風防止自燃發火。 3．3利用FSA MEA新型防滅火材料堵漏阻燃治理發火隱患 1) 實施56211采空區注MEA方案。即：在56211工作面下順槽設1臨時注MEA泵站，將MEA和水按5‰的比例配成阻化劑。用泥漿泵加壓后，通過泥漿泵管路與采空區預埋注MEA管路聯通,自下隅角開始40M范圍內噴灑阻化劑,每20m為1個噴灑點,每點噴灑時間為15~20min,下隅角噴灑時間為30~40min,利用工作面微量漏風使MEA進入采空區,使采空區后部形成1條防滅火阻燃帶.起到阻止采空區遺煤自燃的作用。 2) 在-506mB10底板巷所有頂、底區工作面倒眼封閉墻外2~3m處打設1道煤袋墻將碎煤與FSA混合后裝袋),并在兩封閉墻中間留設1趟注漿管,進行注漿,使其充分混合,起到封堵漏風的作用。 3．4均壓措施 1) 單調壓氣室——連通管閉區均壓。即在56211工作面倒眼封閉墻外新建1道高質量密閉墻（保證調壓氣室的氣密性），與原封閉墻之間形成1個單獨的調壓氣室，同時從調壓氣室內敷設2根裝有調節閘門的Φ5mm金屬管至火區進風側，調節閘門安設在距調壓氣室2~4m處，調壓管內若壓力較小，可在調壓管進風側設置通風設施實施增阻，以增加管內壓力，調壓管連接完畢后要在調壓氣室外安設水柱計，對調壓室與采空區之間的壓差進行測定。連通管閉區均壓實施后，使56211工作面倒眼封閉墻外壓差逐漸平衡，同時56211風巷和上隅角密閉內CO下降明顯。特別是56211工作面倒眼封閉墻內的CO濃度短期內由1.984%降至0.01%以下。 2) 開區均壓。一是優化56211工作面通風系統，及時封閉56211回風巷倒眼石門，保證通風系統的穩定性；二是加大上槽清淤力度，保證風巷回風斷面，減小上下端頭壓差；三是工作面實施減風方案，即工作風量由1000m3/min逐步至650m3/min，降低采空區內部壓差，減少采空區漏風量。 4 治理效果分析 1) 通過密閉噴漿堵漏、均壓、注凝膠、復合膠利用FSA、MAS、羅克休等新型防滅火材料對56211工作面發火隱患進行綜合治理后，工作面上隅角、風巷的CO于2006年4月20日全部降為0，治理效果明顯。 2) 工作面過斷層期間，斷層淋水及注漿水滲入風巷造成風巷淤煤積水嚴重，礦及時安排修護隊在風巷清理淤泥，降底了上、下端頭風壓差，采空區防滅火工作面仍應重視。 3) 采煤工作面倒眼后要及時進行封閉，必須加強封閉質量，并及時灌漿，加強防滅火預測預報。 簡介：李燕青（1978~ ），山西壽陽人，1999年畢業于安徽理工大學，現于淮南礦業集團新莊孜礦生產技術部從事通風設計，助理工程師。