综合防灭火技术在综放工作面的应用

文/张晓东

综采放顶煤工作面的开采强度大，具有高产、高效、低耗等优点，但采空区遗留残煤多，冒落高度大，漏风严重，随之出现难以解决的自然发火问题，严重威胁着矿井的安全生产，因此解决综放工作面的自然发火问题十分必要。根据鹤岗矿业集团公司富力煤矿综采一队现场实际情况，采取了相应的防灭火措施，解决了综采放顶煤生产过程中自然发火问题。

一、-450南18-2层综放工作面概况

（1）该区为-450南18-2号层，该区右部为F1断层，左部为设计停采线，上部为上段溜子道，下部为本段溜子道，上段已回采完毕。走向670m，倾斜100m，采高2.4m，可采储量73.8万吨。

（2）煤层厚度平均8.16m，煤层倾角平均29°，煤质中硬，煤层层理较明显，节理较发育。煤质灰分5.16%，挥发分35.99%，容重1.35。该区煤层顶板无伪顶，直接顶20.77m细砂岩，老顶为21.39m细砂岩，底板为17.1m细砂岩。

（3）发火期为8个月，属容易自燃煤层，该区在采上段时，曾在采空区出现过发火隐患。

（4）相对瓦斯涌出量1.3m3/T，煤尘爆炸指数38.67%。

（5）工作面布置采用走向长壁后退式一次采全厚采煤法，选用综采液压支架放顶煤工艺，顶板管理采用全部垮落法。

（6）采用U型通风系统。

二、综合防灭火技术手段

1.加快推进度

据富力煤矿的经验，综放工作面月推进大于50m可避免自然发火。综采一队采高2.4m，采放比1∶2，放煤步距1.6m，循环进尺0.8m，日循环3个，日进度2.4m，月进尺70m，可有效避免自然发火。

2.稳定通风系统

（1）确定最佳配风量。在确保安全的前提下，尽量降低工作面进风量，确定配风量为600m3/min。

（2）增阻调节风量。在工作面回风道设3道调节风门调节回风量，同时也降低工作面进回风侧风压，抑制采空区漏风和后部采空区有害气体向外扩散。

（3）稳定通风系统。对该区的所有风门都安装连锁装置、保证通风设施完好、两道风门不同时敞开、控制工作面风量波动、保持工作面风量风压稳定。

（4）采取以上控制风流措施后、该面风量稳定在580～650m3/min，达到预期调风目的。

3.预测预报

（1）专人定点检查。从工作面回采开始、每天三班定人定点（回风流、上隅角、工作面软帮5m，10m，15m，20m，25m，30m，下隅角共 8 个点）检查 CH4，CO2,CO，O2气温和下隅角水温，及时掌握温度变化情况，检查后立即上报分析。

（2）定期取样分析。每周取样化验一次并根据化验和检查结果，分析煤氧化程度，主要以取样气体中出现乙烯判定发火依据，及时提出预报，采取措施。

4.上下两巷防灭火

（1）及时喷碹。在掘进期间，随着掘进工作面的正常推进，后面及时对巷道喷浆处理，减少煤体氧化时间，一般喷浆距工作面20m为宜，不影响工作面进展，工作面原始压力能得到释放，喷浆后碹体不易脱落。

（2）打钻注水及灭火剂。根据实际经验，每隔3m施工一排钻孔，一排3个钻孔，向巷道上中下帮放工，角度30°左右，深度以施工到顶板为宜。

（3）抽漏点充填。对掘进巷道期间出现的抽漏现象，及时充填，防止煤体氧化，聚集温度。

5.切眼处防灭火

经富力煤矿长期使用并研究，在切眼软帮先施工两排深孔，孔距为3m的钻孔，上一排距底板1.5m；下一排距底板2.0m，仰角为35°，再向每个孔内注6‰～8‰的MEA防灭火剂3～4m3，以煤壁出汗为宜。

6.工作面推进一定距离防灭火

（1）采空区注浆。在该面材料道敷设一路∮108注浆系统形成前注水，形成后注浆（浆液水土比为4∶1）每推进30m注浆1次，每次注浆以下隅角出浆为宜。

（2）减少采空区漏风。一是挂风帐子，有专人在工作面两道上下隅角后挂风帐子，风帐子随工作面软帮前移。二是编织袋打墙，工作面每推进5m在其两道后用碎煤掺MEA-1防灭火剂，用水洒湿，装进编织袋砌墙。三是注封堵剂，在回风道内1.6m高度，每隔5m向煤柱施工深5m的∮50钻孔，插入外端带丝的∮25钢管，用膨胀药卷封孔，封孔长度不小于1m，每孔约注3～4m3，6‰～8‰ MEA-1 防灭火剂后每孔注 2～3m3封堵剂。

（3）注阻化剂。工作面软帮放完煤后注阻化剂，注阻化剂顺序由上向下，每开一刀软帮注一次，阻化剂的配比浓度为20%，且不少于5kg/m2，每刀注540kg，注阻化剂必须做到专泵、专人、专用管路、专用工具。

（4）超前两道防火措施。工作面上下两道因受采动影响产生变形，须及时用锚杆和钢带加固，再喷碹处理。

（5）注氮防灭火。在采空区预埋设了一趟∮50mm注氮管路进行开放性注氮，当工作面推进100m后，根据采空区浮煤氧化情况，开始对工作面进行开放性注氮，以达到降低采空区氧气含量，遏制浮煤氧化速度。

7.特殊地点防灭火

（1）工作面推进至风道抽放窝子采取防火措施。在窝子四周打钻注阻化剂、灭火剂，将原有抽放钻孔作消火钻孔使用，向孔内注水等，防止工作面过抽放窝子时出现隐患。

（2）工作面对过断层、调面措施。工作面对过断层、调面时推进速度缓慢，除落实常规措施外，对工作面软帮插钢管向采空区注MEA防灭火剂，以向外流淌为宜，每班注浆1次。

8.回撤期间防灭火

（1）降低风量。在回撤期间降低工作面风量为200m3/min，通过回风道调节风门调节以保证风流畅通、防止形成独头。

（2）上下隅角打墙、工作面洒灭火剂。工作面停止回采时，在上、下隅角先用碎煤掺灭火剂打墙、再用快速密闭喷涂封堵后，均撒MEA-1防灭剂，用水冲湿。

（3）放矸石带、埋管注浆。工作面正常推进距停采线40m时，放出一条矸石防火隔离带。距停采线30m处埋管注浆。

（4）加快回撤进度，准备密闭材料。综放工作面设备用18天就回收完毕。再用3天装事先准备的两道密闭材料，将进回风道的密闭构筑完毕，充沙隔绝。

9.封闭后防灭火

封闭后主要采用地面灌浆系统向采空区大范围充填粉煤灰和砂子，形成以粉煤灰为主的胶体防灭火材料，预防采后采空区内剩余煤炭自燃。

三、结论

通过富力煤矿-450南18-2层综采一队采取以上措施，以及使用引进的新技术、新设备、新材料和新工艺，该工作面在300天回采完毕和18天回撤完成，杜绝了煤层自然发火现象，保证了综放工作面安全顺利回采。共计采出原煤近80万吨，实现利润8000余万元，创造了较好的经济效益。