厚煤层底分层掘进防治自燃发火技术

张成强

摘 要：在厚煤层分层开采过程中，煤层的自然发火是影响矿井安全生产的重要隐患之一，也是制约矿井高产高效建设的重要因素。有效地预防煤层自然发火是厚煤层分层技术中研究的关键课题之一。

关键词：厚煤层；自然发火；防止

中图分类号： TD82 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）21-160-21 底分层开采煤层掘进自燃发火的内在因素

1.1 松散煤体较多

顶分层开采后，松散煤体遗留在采空区，尤其是地质构造带附近浮煤量大，顶分层开采时使用化学材料加固顶板使遗煤初始温度进一步提高。

1.2 产热条件好、散热条件差

底分层掘进时，顶部采空区松散煤体已经过初次氧化升温，原始煤温高，再次氧化时，产生的热量增加；采空区松散煤体所含水份大幅度降低，散热环境差。

1.3 漏风供氧条件易形成

顶分层开采后存在机巷、风巷、开切眼和收作切眼4个主要漏风通道，本易发生氧化反应，存在自然发火隐患，底分层掘进后更加增加了向顶分层通道内的漏风率，易形成较好的漏风供氧条件，增加自燃发火隐患。

1.4 自然发火时间缩短

顶部采空区大量的松散煤体初始煤温高，在潜伏期阶段的自然氧化速度加快，自然发火时间缩短。

2 底分层掘进防火重点

底分层掘进的防火重点主要放在上述的4个漏风通道及顶部采空区的漏风控制、气体监测、防火隐患处理上，以分段隔离，防控结合；总体控氧，局部降温的总体方案从而达到防火目的，保证底分层的安全掘进。

3 5121C13顶、底分层工作面概况

5121C13工作面块段范围内C13煤层总体呈单斜构造形态，煤层平均走向327°，倾向NE方向，平均倾角21°，工作面煤厚5.5～7.5m，平均约6.2m，伪顶为0.3～1.0m的泥岩，直接顶为2.5～6.0m的砂质泥岩。工作面走向长1230m，倾斜长165m，顶分层采高3.5m，采用综合机械化走向长壁后退式回采，全部垮落法管理顶板。底分层风巷与顶分层风巷内错5.0m；机巷与顶分层机巷内错6.0m；切眼与顶分层切眼内错20.0m。（如图1）

4 底分层掘进期间防火技术方案

4.1 掘进工作面均压、控风技术方案

①5121C13底分层切眼及机巷掘进期间，采用-780m輔助底板巷安设调节框，进行均压调节。

②-660mC13顶板联巷建立一组调节风门对收作5121C13顶分层工作面风量进行调配，保证顶分层采空分层与本工作面通风系统稳定、可靠。

③优化通风系统外围通风系统，进一步减小负压对采空区影响，确保均压效果。并设专人检查外围通风设施并作好检查记录，若通风设施损毁应即时修复。确保均压状态及底分层掘进工作面通风系统稳定。

4.2 工作面掘进巷道的漏风控氧及监测技术方案

①加强顶分层采空区周边巷道封闭墙的堵漏风，降低底分层掘进时，顶分层采空区的总体漏风。

②掘进巷道全断面全程喷注处理，喷浆厚度不小于50mm，要求表面平整、密实，无明显孔洞，喷浆滞后迎头不得大于20m。

③机巷每100m向顶区机巷施工一个注氮孔预埋注氮管路向顶分层机巷注氮。

④5121C13工作面-720中间石门、收作石门停止瓦斯抽采。

⑤机巷内每间隔100m向顶区机巷施工一个观察孔，风巷、切眼内每50m向顶区风巷施工一个观察孔，每100m向顶区采空区布置一个观察孔，每天三班对其进行防火检查，从而实现顶分层工作面防火数据的全面监测。

⑥对外围系统的封闭墙每周进行防火检查不少于两次，保证封闭墙的质量及通风系统稳定。

监测方法：人工检测（每天三次），发现异常点则加强监测（每班两次），并对异常点采样色谱分析。

人工检测参数：CO、CH4、CO2、O2和温度。

气样分析参数：O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2等。（如图2）

4.3 顶部采空区局部注胶、分段隔离的技术方案

底分层工作面煤火灾害防治的重点区域：顶分层收作线、切眼、采空区周边、风巷和机巷遇到的断层和老巷及高冒区，对其实施分段隔离及充填处理降低漏风率。

①向顶分层面收作线、切眼施工钻孔，灌注高分子胶体2000 m3。

②向底分层工作面机巷和风巷遇到的断层对前后20m范围内加强喷浆厚度不得小于100mm，并在前后20m每隔10m施工共三组钻孔（全孔下1吋管），压注高分子胶体100m3/组，并加强注氮措施。过老巷处前后20m喷浆厚度不得小于100mm，向老巷处施工（全孔下1吋管）钻孔压注高分子胶体100m3/处。

③每间隔不大于200m在底分层机巷和风巷内，向顶分层机巷和风巷施工钻孔，一组两个钻孔（全孔下1吋管）压注高分子材料100m3。（如图3）

④巷道冒顶区及时打钻灌注高分子胶体充填堵漏（200 m3/处），并进行喷浆处理，喷浆厚度不小于100mm。

⑤风巷每20m向顶区采空区施工一个灌浆孔，预埋灌浆管路向顶分层采空区灌浆。（如图4）

⑥掘进期间从底分层掘进巷道内向开切眼和收作切眼施工钻孔对其间断注入液态二氧化碳。

4.4 应急处置技术方案

①工作面掘进期间两巷的防火管路持续延接，距离迎头不得超过100m，在出现防火隐患后能够第一时间进行处理。

②两巷掘进期间现场备用一台钻机及高分子胶体、MEA等防火材料。

③矿井准备液态二氧化碳，随时投入使用。

5 实施效果

谢一矿C13煤层属于自燃发火煤层，一般自燃发火期为3～6个月，5121C13底分层工作面上区段5111C13底分层工作面地质条件相近、顶分层开采工艺完全相同，但5111C13底分层掘进过程中因防火措施不完善局部特殊地点多次出现CO急剧上升，温度升高等自燃发火隐患，而5121C13底分层掘进采取以上措施后杜绝了自燃发火隐患的出现，掘进过程中检测到最大CO为17ppm，无高温现象，保证了工作面的安全施工。

参 考 文 献

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