低瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯综合治理

温勇锋

摘 要：现全国大部分矿区都应用综合机械化放顶煤方法，主要由于其具有产量高、效益好的显著优点。在其回收期间，由于部分矿采掘衔接、设备衔接不合理等因素，导致工作面回收密闭时间超过45天，对矿井防灭火工作造成很大的压力。只有解决好防灭火问题，才能保证工作面的顺利回收。水峪煤业六采区61118工作面在回收期间采取以改变通风方式为主，采空区注氮、采后灌浆为辅的防灭火手段，保证工作面的顺利回收密闭。

关键词：U型通风;综放工作面;回收;防灭火;

1 工作面概况

水峪煤业六采区61118工作面北邻6416（9#煤已采）采空区，西邻六采区大巷，南邻6120（9#、10+11#煤已采）采空区，东为正旺煤业有限责任公司。走向长1255m，倾斜长160m，可采储量为141.1万t，该工作面开采太原组之10+11#煤层，煤层平均厚度7.52m，煤层结构复杂，煤层倾角2°-9°，平均倾角6°，该煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，自燃倾向性质为自燃，煤层具有爆炸性，火焰长度为200mm，最短发火期为50天。矿井瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井，但部分煤层瓦斯含量较大。

2 工作面回收期间的防灭火措施

工作面回收密闭期间，煤炭自燃事故屡有发生。在工作面停止推进期间，若时间超过煤炭最短发火期，且顶煤的回收率在80%左右，采空区内存在大量的遗煤，由于有充分的氧气供给及有良好的蓄热条件，热量不易散发。因此，采空区内遗煤的自燃可能性增加。水峪煤业61118工作面于2016年9月20日开始停产，根据矿采掘衔接计划，预计回收密闭时间超过45天，在此期间我矿采取以改变通风方式为主，采空区注氮、采后灌浆为辅的防灭火措施，加强该工作面的防灭火管理，保证回收期间的防灭火安全。61118综放工作面停采回收期间的防灭火分为三个过程：第一阶段是停采前的防灭火措施;第二阶段是停采期间的防灭火措施;第三阶段是密闭后的防灭火措施。

2.1 停采前的防灭火措施

减少氧气的供给。①加强上、下隅角的管理，如在不能充分垮落的情况下，应进行强制放顶，以保证采空区的漏风的最小化;②喷洒阻化剂，在距停采线60m范围内，对工作面采空区侧进行喷洒，减少遗煤暴露时间;③对工作面通过预埋管路进行间歇性注氮，对采空区内遗煤进行惰化。加强停采回收期间的气体检测。工作面回采结束前加强对气体和温度的监测力度。在回风隅角及采空区侧每10个支架进行布置测点每班进行取样分析，分析气体种类包括O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2等气体。

2.2 停采期间的防灭火措施

回收期间首先需改变工作面通风方式，把该工作面以前的回风顺槽在最短时间进行密闭，由以前的全风压供风，变为局部通风机通风，实现了由全矿井负压通风变为局部通风机正压通风，减少了采空区的漏风。在61118材巷安装两台同等能力的2×15kW的局部通风机，对工作面进行回收。改变通风方式后，具有以下有点：①使工作面的风量减小，由原来的770m3/min左右，变为现在的370 m3/min左右，减小了采空区的漏风量，对工作面的防灭火工作大大有利;②待61118运输巷密闭后，工作面形成独头巷道，采空区的漏风通道会大大的减小，进而使采空区氧化带的“氧化自燃危险带”发生转移，由以前的进风侧转移至以前的回风侧，延长了采空区遗煤自燃的期限;③在改变通风方式后，采空区的自然带明显缩短，有效地防止了采空区内的遗煤自燃。在改变61118工作面通风方式后，进而能使61118采空区“三带”发生变化（如图1­­-1所示）。

经过种种分析，得出在改变通风方式后，确保了回采工作面在停采密闭时间超过45天内的情况下，也能安全回收。

2.3 注氮防灭火

61118工作面回收期间，水峪煤业采取的是采空区埋管注氮方法，通过间歇式注氮方式，向采空区氧化带注氮。采空区注入惰性气体后，可对采空区内部进行惰化，能有效地减少了氧气与遗煤的接触，进而可防止采空区遗煤的自燃。应加快水峪煤业地面九采区注氮系统的建设，保证其能在短时间内能进行使用。若不能使用，可加强井下移动式注氮系统的管理，当工作面回风流中出现CO并有上升趋势时，需立即通过预埋管路向采空区注氮。水峪煤业注氮时间为每天8点班进行注氮，在进行注氮作业时，为了保证回采工作面的防灭火安全，工作面内必须悬挂便携式氧气报警仪，且作业人员必须佩带化学氧自救器。一旦氧气低于18%，能使工人安全撤离。

2.4 密闭后的防灭火措施

根据我矿现状，需对工作面采后进行灌浆，确保采空区不自燃，所以我矿选用的灌浆方式为采后灌漿。待61118工作面回采完毕后，尽快通过预留管路进行采后灌浆防灭火。

2.5 综放工作面的瓦斯治理

综放工作面如果呈现过高的瓦斯浓度，则会造成突发性的井下瓦斯爆炸，进而伤害到井下操作人员自身的安全。在此前提下，针对综放工作面尤其需要关注潜在的瓦斯燃爆隐患，并且运用灵活措施来治理瓦斯。具体在采挖煤层以前，首先应当测定该区域现有的钻孔压差，避免超出最大的压差限度，从而切实保障了煤层采挖的稳定性以及安全性。现阶段当采空区内煤炭一旦发生自燃，可能直接导致采空区内瓦斯发生爆炸。通过近年来各个瓦斯爆炸的实例可知，当空气中氧含量不足时就有减小瓦斯爆炸的可能性。但是，瓦斯爆炸的界限不仅取决于这种气体的浓度，还部分地决定于采空区的温度和气压。温度和气压的增高使这个界限变大，反之变小。通过这一理论表明，向采空区内注入氮气后会使其氧含量大大的降低，当氧含量不足时就能大大地减少采空区煤炭自燃的可能性。此外，对于治理综放工作面的瓦斯还要做到运用信息科技手段来开展实时性的瓦斯浓度测定。技术人员若能做到及时判定现有的瓦斯浓度，那么可以达到及早防控瓦斯燃爆风险的效果。具体针对钻孔操作来讲，关键在于避免综放工作面在短时间里迅速涌入较多瓦斯，同时还应当保证均匀布置工作面特定部位的钻孔。

3 提前预测预报

提前预测预报可以准确地为回采工作面停采回收期间煤炭自燃的各种迹象做出预报，是防治煤炭自燃的重要技术。水峪煤业利用束管分析法、监测监控和人工取样监测共同实现了煤炭自燃的提前预测预报。

3.1 束管分析法

束管分析法是目前全国各煤矿普遍用做预测预报煤炭自燃的方法。在回采工作面上隅角内设置束管。每天对61118工作面及采空区的CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2气体进行连续检测并分析化验，做好61118工作面的自燃火灾预测预报工作。

3.2 监测监控

监测监控是按照规定在61118材、运两巷吊挂瓦斯、一氧化碳、温度、氧气、二氧化碳等传感器，对各测点的数据实行24h连续监测。

3.3 人工取样监测

①回采工作面的跟班瓦检员需每班对工作面、上隅角、回风流、绞车硐室的甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度和氧气浓度检查至少2次，如出现异常时，需对异常地点的气体每2h检查一次，并对其进行取样分析，及时汇报至通风调度;②在回采工作面停采回收期间，瓦检员必须每班对工作面每10个支架间的温度、气体等参数进行检测，具体规定为每隔10架一个测点，对架间、行人侧与架后进行检测，并将检测结果及时汇报至通风调度，并做好相关记录。上隅角、工作面支架间气体如有异常情况，进行人工采样、分析;③每3天对61118工作面进行人工取样化验分析，并与束管监测的数据进行比较，如发现异常，汇报领导，立即查明原因进行处理。

4 结束语

①通过对综放工作面回采收间自然发火情况统计，必须对工作面回收期间采取防灭火措施;②鉴于对水峪煤业61118综放工作面停采回收期间的防灭火工作，按回收时间分为停采前的防灭火措施、回收期间的防滅火措施和封闭后的防灭火措施，并根据不同阶段的特点制定相对应的防灭火措施;③对于水峪煤业61118综放工作面停采回收期间的防灭火工作，采取以“预防为主，提前预报，综合治理”为基础的综合防治措施，水峪煤业在采取上述防灭火措施后，一直到61118工作面密闭，都无任何发火迹象，保证了61118回采工作面的正常回收。

参考文献：

[1]袁河津.煤矿安全规程专家解读[M].徐州：中国矿业大学出版社，2016.