复杂地质条件下预防自然发火的新方法

摘 要：自然发火是煤矿生产过程中的主要灾害之一，处理不及时必将造成重大的事故。根据工作面实际情况，采取具有针对性的行之有效的防治措施，是预防自然發火的关键。

关键词：迈步交替灌浆；预注水泥砂浆；架间插管；区域均压封闭

1 矿井概况

潘北矿位于淮南市（洞山）西北约30km处，处于潘一、潘三矿井以北，东部与潘二矿井毗邻。井田东起F1断层，西至十五勘探线，南以F1（东部）、F9（西部）断层为界，北至尚塘耿村向斜轴或各煤层-900m底板等高线的地面垂直投影线，东西走向长约14.2km，南北倾斜宽2.5km，面积约36km2。矿井采用中央并列抽出式机械通风。矿井目前已揭露的13-1、11-2、8、7-1、6-1等煤层的自燃倾向性均为Ⅱ类自燃，自燃发火期均为3～6个月；煤尘均具有爆炸危险性。全区断层较为发育，走向断层占绝大多数，主要断层有F66、F72、F69等断层；其中断层F69位于F66断层上盘并与F66断层形成“Y”型控制，对13-1、11-2煤层破坏严重。

2 预防自然发火措施

2.1 正常回采期间预防自然发火措施

迈步交替灌浆。工作面回采期间，以30m的距离为一组，从上顺槽向采空区预埋三趟灌浆管。一趟30m，前端10m为花管；一趟20m，前端10m为花管；一趟10m，前端5m为花管，三趟灌浆管通过闸阀分别在工作面上顺槽灌浆干管相联，对采空区实施间歇式迈步交替灌浆（如图1）。

图1

由于潘北矿工作面倾角较大，上隅角使用单趟灌浆管对采空区预防性灌浆时，易在采空区煤岩裂隙间形成固定的聚浆通道；且单趟灌浆管路在交替预埋期间，也易在采空区内形成灌浆的盲区，达不到预防性灌浆防火的预期效果。迈步交替灌浆，不仅解决了上述问题，也增大对采空区内氧化带的灌浆面积，同时间歇式灌浆也有利于黄泥的快速胶结包裹碎煤，充填煤岩间空隙，增加采空区的密实性，减少了漏风，延长了采空区遗煤氧化蓄热的时间。

2.2 工作面遇断层预防自然发火措施

打钻预注水泥砂浆。根据工作面的地质构造，分别在上、下顺槽及高位钻场，向构造带施工钻孔，利用钻孔提前预注水泥砂浆（如图2）。通过钻孔居高临下，把浆液渗透到构造带区域内，加固断层、包裹煤体。

图2

采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素，根据煤炭自然发火的规律性，采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低温氧化阶段和自热阶段。因此，抑制遗煤自然发火的措施就是尽可能减少遗煤与氧气的接触，缩短采空区内氧化带的宽度。打钻预注水泥砂浆能在短时间内快速封堵断层附近的漏风通道，促进断层附近煤体的胶结，减少漏风，进而延缓煤的氧化速度， 延长煤的自然发火期。

2.3 特殊区域防灭火措施

2.3.1 收作期间架间插管。根据遗煤分布情况，在架顶与架后有遗煤的支架间，利用煤电钻在两个不同的角度（如图3），各预埋一组插管（前端2m～3m为花管，顶部焊钻头）打入老塘方向5m～10m，再联接高压胶管与注浆干管合茬注浆。注浆时从工作面上隅角逐架逐管向下隅角方向采取非连续方式灌注，每次注浆3～5分钟，插管孔口漏浆、工作面出浆要立即停止注浆。

图3

工作面收作时停滞时间较长，易造成收作线附近遗煤的缓慢氧化。架间插管注浆可增加煤的外在水分，冷却架顶、架后已自热的遗煤，同时也降低采空区内的温度，进而延缓遗煤的氧化速度。

2.3.2 上、下隅角喷浆封闭。收作期间在工作面上、下隅角均用“双抗“纺织袋装煤矸进行了充填，对充填墙附近10m范围内全部喷浆封闭；并在工作面回风巷合理砌筑调节风门。上、下隅角用黄泥抹缝短期内可以减少采空区的漏风（适用于正常回采期间），但在长时间的条件下，黄泥中的水分蒸发后会形成裂隙，造成煤矸充填墙漏风。改用水泥砂浆喷浆封闭后，不仅解决了上述问题，还增大了上、下隅角的堵漏范围，最大程度降低工作面采空区漏风风路两端的风压差，减少采空区漏风进而使采空区内氧化带范围变窄，从而达到防止自然发火的目的。

2.3.3 区域均压封闭。工作面回采结束后，分别在上、下顺槽各施工一组双瓦石注浆墙（如图4）。两墙之间的水泥砂浆能使巷体与墙体、内墙与外墙很好的融成一个整体，确保采空区不漏风。大气压力的变化对封闭墙影响较大。因此对上、下顺槽封闭墙所在位置，通过增加封闭墙的数量进行区域均压封闭，确保该区域（如图5）的封闭效果，最大程度降低季节变化对采空区的影响。

3 结束语

（1）大倾角综采工作面收作时，收作位置应尽量避免选在地质条件复杂及构造处。（2）相邻工作面之间的隔离煤柱，由于受到集中应力影响较大，煤柱被压裂压碎，完整性遭到严重破坏，导致相邻工作面采空区之间相互连通，为采空区漏风创造了良好的通道。因此对相邻工作面的采空区应同步采取防火措施，回采时应加强对隔离煤柱的定期检查。（3）应合理地安排采掘关系，避免采掘布置集中，以减少漏风通道；要保持通风系统稳定，尽量缩短风路；合理选择通风设施位置，合理分配风量。（4）防止自然发火应以预防为主，提前采取防火措施。综合利用防火措施就一定能取得显著的预防效果。

参考文献

[1]刘景华.矿井火灾防治技术[M].北京：煤炭工业出版社.

[2]王东江，杨胜强，刘松，等.采空区漏风对煤自燃危险性的影响[J].煤矿安全，2011，5.

[3]白星磊.孤岛工作面采空区自然发火防治措施[J].煤矿安全，2012，2.

作者简介：桑浩（1975，7-），男，安徽寿县人，助理工程师，大专学历，一直从事“一通三防“工作。