综放工作面末采撤架期间自然发火防治技术

刘方健

(兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿,山东济宁 273500)

综放工作面末采撤架期间自然发火防治技术

刘方健

(兖州煤业股份有限公司鲍店煤矿,山东济宁 273500)

针对鲍店煤矿73上03综放工作面末采及支架回撤期间防灭火技术研究，通过综合运用多种防灭火手段，保证了工作面末采及支架回撤的顺利进行，为其他工作面的末采、支架回撤提供了借鉴。

综放工作面 收面回撤 自然发火 气体检测

1 矿井概况

73上03综放工作面是鲍店煤矿七采区东翼3上煤层第二个区段的工作面。东起工作面切眼，紧邻鲍店煤矿与东滩煤矿边界保护煤柱；北邻已回采完毕的73上05（73下05）工作面，南邻尚未回采的73上01工作面；设计停采线运顺端距七采东部回风巷37m。工作面内煤层产状变化不大，总体趋势为西高东低、南高北低，呈一单斜构造。煤层走向大致为140°～180°，倾向大致为50°～90°，煤层倾角为3～11°，平均7°。3上煤与3下煤间的层间距厚为 2.20～5.05m。工作面走向长度761m；倾向长度175m。工作面煤层厚度4.90～5.41m，平均5.35m。

经测定，鲍店煤矿煤层为易自燃煤层，自然发火期为3～6个月。由于73上03综放工作面采空区顶板跨落，与73上05（73下05）、73上07（73下07）工作面采空区沟通；且73上05工作面撤架期间曾有自然发火现象，所以采空区自燃的发生，威胁工作面末采生产和撤架期间的安全。因此，研究工作面末采撤架期间的防灭火技术，对其他工作面生产期间防灭火技术具有重要的指导意义。

2 末采期间防灭火技术

末采期间的防灭火技术从气体检测、隔离墙封堵和灌注粉煤灰浆体三个方面入手。

2.1 气体检测

在73上03工作面两顺槽距设计停采线40m、20m时分别预埋束管对采空区气体进行检测，买入采空区内的束管均套入钢管进行保护，确保束管内气体通畅。通过束管取样分析采空区CO、CO2、C2H4、C2H2等气体浓度来判断检测地点遗留煤炭自燃状况。同时，瓦斯检查员对两顺槽及开切眼顶煤松动、沿空煤柱压酥地点的指标性气体进行循环检查，确保及时发现异常点。

2.2 隔离墙封堵

减少采空区漏风是控制煤自燃的有效手段，因此在采空区两巷施工隔离墙进行封堵可以有效减少采空区氧浓度和漏风量，抑制采空区遗留煤炭自燃的发展。

（1）工作面停采前40m时，在两顺槽分别施工隔离墙1道，并预埋注浆管路和束管，并做好标识。（2）工作面停采前20m时，在两顺槽分别施工隔离墙1道，并预埋注浆管路和束管，并做好标识。（3）工作面停采后，在两顺槽分别施工隔离墙1道，并喷赛福特密封材料，最大程度减少隅角漏风。

隔离墙布置如图1。

2.3 灌注胶体灰浆

图1 73上03工作面束管、浆管及隔离墙布置图

氧气是使煤自燃的重要因素，当空气中氧含量低于10%时则具有窒息性，所以隔绝采空区破碎煤体与空气的接触可起到预防自燃和消灭自燃火灾的作用。利用粉煤灰注浆系统对采空区压注粉煤灰胶体浆，在注浆站浆池浆液中加入水玻璃，在现场利用压注泵就近向管路中压入小苏打促凝剂。进入采空区的胶体灰浆将碎煤包裹起来，隔断与空气接触，增加采空区密实性，减少了漏风，从而达到预防自然发火的作用。

沿工作面两顺槽向采空区预先敷设Φ89注浆管路，注浆管路敷设数量及位置如图1所示。工作面放顶后随即向采空区注浆。每施工一道隔离墙前将注浆管路断开，隔离墙施工完毕后继续向采空区注浆，直至工作面停采。

3 撤架期间防灭火技术

3.1 通风措施

工作面停采后，立即调整工作面通风系统，恢复73上03运顺回风联络巷调节风门，控制撤架期间工作面的风量，将工作面风量由1000m3/min降为500m3/min，减少向采空区漏风量。

3.2 敷设架间束管

工作面停采后回撤前，立即在工作面架间敷设气体检测束管，平均每20架敷设一组，每组两路束管，一路引至架顶松散煤体内部，一路引至架后松散煤体内部。束管敷设完毕后建立检查台账，现场悬挂检查牌板，工作面支架回撤期间每天检查破碎煤体内气体情况并记录，分析自然发火各项指标性气体弄不变化情况、温度变化情况。对于特殊地点，如顶煤破碎区、冒顶区等，必须另外增设束管。

3.3 施工注胶钻孔

工作面停采后，每隔5个支架，利用钻机在支架间隙按照前、中、后方向施工3个钻孔。前部终孔点在支架后浮煤区，中部终孔点打到顶梁上部及架后浮煤，后部终孔点打到采空区。每个钻孔均用Φ15套管封孔，如遇现场顶板破碎严重，无法抽出钻杆或无法下入套管，则直接把钻杆留在孔内。

利用泥浆泵通过钻孔将MEA封堵剂压注到架顶及架后松散破碎煤体中，由于MEA封堵剂对煤壁及其裂隙具有粘附、充填的作用，胶体连续性好，有良好的散热能力，可恢复并加强破碎煤体的整体散热功能，达到防风堵漏效果。

注意事项：（1）每个孔注浆量大约5m3，不能往同一个钻孔大量注浆。（2）注浆过程中，临近顶板渗出浆液，应立即停止该钻孔注浆，改注其它钻孔，待浆液凝结后，再补注一次，确保注浆效果。（3）施工过程中，注意与现场回撤人员的沟通，确保安全前提下注浆工程按计划开展。

3.4 局部高温点排查

若各测点CO浓度超过24ppm且上升较快，出现C2H4、C2H6等指标性气体时，应利用煤矿用本质安全型红外热成像仪对工作面进行温度扫描，确定火区分布、火源位置或异常高温点位置。对异常地点采取打钻压注高效膨胀阻燃剂或凝胶处理，消除局部煤层高温点。

4 结语

通过对鲍店煤矿73上03工作面末采及工作面支架回撤期间采取的以胶体灰浆防灭火技术为主的综合防灭火技术，确保了工作面采煤支架的安全回撤及工作面及时封闭。事实证明了胶体粉煤灰浆防灭火技术的有效性，同时，也为其他相类似煤层开采过程中的防灭火技术提供借鉴。