官地矿22610工作面启封后防灭火技术研究

罗伟荣

（西山煤电(集团)有限责任公司安监局，山西 太原 030053）

1 工作面概况

官地矿22610工作面盖山厚300～652m，平均厚度476m，井下位于2#中六采区煤东南部。煤层平均厚度2.6m，倾角4°～10°，与3#煤层间距约12m。回采期间瓦斯涌出量为24.53m3/min，煤尘火焰长度为10mm，煤层具有爆炸性，属易自然发火煤层。工作面采用独立通风方式。

工作面正巷设计长度1701m，副巷1734m，切眼280m。由于副巷640～880m为地质构造段，为了保证正常回采，在副巷610～890m处施工一补道，补道长度280m，宽度65m。当工作面回采至该补道处时，下隅角出现烟雾，监测到CO气体浓度达到500ppm，出现自然发火征兆，并且CO气体仍处于上升趋势，火灾有进一步扩大的可能。为了确保安全，遂对该工作面进行了封闭治理。面对启封后仍有复燃可能性的情况，必须认真研究并采取专项防灭火技术，有效防范工作面回采期间自然发火。

2 工作面通风系统

工作面采用“U”型通风，正、副巷断面均为矩形，断面为4.2×3m2，配风量为1760m3/min，风流方向如图1所示。工作面绝对瓦斯涌出量24.53m3/min，其中风排瓦斯量9.33m3/min，抽采量15.2m3/min，抽采率为62%。工作面瓦斯治理措施为本煤层顺层钻孔、高低位裂隙孔、顶板钻孔、底抽巷顺层钻孔、顶板走向长钻孔瓦斯抽采以及上隅角瓦斯抽采。

3 防灭火专项技术研究

3.1 高固水灭火材料洒注

3.1.1 材料性能

KYGXFMH型矿用防灭火高固水材料主要由粉末状固体构成，配水0.3%～0.5%使用，形成具有高可塑性胶体，对煤壁裂隙有充填、堵漏、吸热降温作用。该材料含水量高，保水、固水时间长，从而实现对煤层隔氧、隔热、降温、灭火的作用，能有效阻止复燃，并有失水再生能力，形成凝胶时间根据具体情况可调能力。

图1 官地矿22610工作面通风系统图

3.1.2 洒注方式

一方面利用正巷靠近工作面停抽的本煤层抽放钻孔及副巷注水孔尽可能多的压注高固水材料，另一方面每隔一周向工作面后方洒一次高固水材料，标准为10kg/m2，进回风隅角为25kg/m2，如有特殊情况则缩短喷洒周期。

3.2 注氮防灭火

3.2.1 注氮装备

根据该工作面地质条件及现有装备决定采用井下制氮设备进行制氮。表1为DM-1000型矿用井下移动式膜分离制氮装置。工作面需注氮能力为900m3/h，管路末端的绝对压力应不低于0.22MPa。根据防火经验，注氮量一般为5m3/min左右。

表1 DM-1000型矿用井下移动式膜分离制氮装置参数

3.2.2 注氮系统

工作面移动制氮机安设地点位于工作面副巷口进风侧，输氮管路利用原工作面副巷埋入下隅角的Φ355mm抽采管路软管。管路从副巷制氮机敷设至工作面下隅角埋入采空区，转弯处、进风隅角埋管处管路连接采用耐压橡胶软管，注氮释放管口处于采空区氧化带内，位置定为距工作面下隅角采空区30m内。

3.2.3 注氮要求

每当学生出现那么多错误时，其实作为评委的我们心里想的是：他的老师是怎么教的呢！这么多的错都不管，都听不出来，还怎么教！其实，这些学生中不乏许多素质不错、能力很强的，只要老师正确指点，他们很快就能改好。

按工作面需注氮量900m3/h严格控制最大注氮量，并且做好注氮泵、注氮管路的日常维护；密切监测制氮压缩机的压力和温度、制氮机出口氮气压力、流量和浓度；严格遵守工作面启封后注氮安全措施”，防止发生氮气泄漏事故。

3.3 预测预报

根据《工作面防灭火管理规定》，工作面以CO、C2H2、C2H4、C2H6为发火标准性监测气体。CO浓度3×10-4为工作面防火临界指标，安全浓度为1×10-4以下。当风流中监测到C2H2、C2H4、C2H6气体时无论何种情况皆为达到防火临界指标。

通过工作面各个地点的束管监测、传感器监控及人工检测3种手段共同作用，实现工作面防火预测预报。

（1）束管监测系统

通过在采空区敷设的2路、进风隅角敷设的1路、回风隅角敷设的1路、工作面回风敷设的1路及工作面20#、50#、80#、110#支架各敷设的1路束管，每班进行抽气实时监测工作面气体成分变化情况。

（2）安全监测

（3）红外线监测

利用红外成像仪对整个工作面支架后方煤壁及顶煤进行温度探测，每班一次，做好记录。并对其一周监测数据进行整理分析，发现异常，立即汇报并做相应准备。

（4）人工检测

每班瓦检员对工作面、进回风流、上下隅角的CO、CH4、温度巡回检测3次，并对回风流与全风压混合处下风侧风流中的配电点、机电硐室处的CO、CH4保证一次检测。每班安排专人对工作面、进回风流、上下隅角及75#支架后的气体进行采样，实验室分析如有异常，立即上报并采取相应措施。瓦检员必须携带齐全相应的仪器，并实时进行相应的检测，发现异常立即上报，并相应的增加支架测点数量。

4 效果

图2为工作面启封后采用防灭火技术后气体变化情况。由图可知，实施防灭火技术后，CO浓度由原来的100×10-6下降为40×10-6，且有进一步下降趋势；温度稳定在23℃左右，无明显的大幅度跳跃；O2及CO2浓度也很稳定。表明采用防灭火技术后，各项发火指标稳定，火区得到了有效控制。

图2 防灭火后各项数据变化

5 结语

针对工作面存在较严重的自然发火隐患，在工作面启封后，为防止工作面回采期间发生自然发火，通过认真研究，提出了采取向采空区注氮、高固水材料洒注与强化监测监控相结合的防灭火措施。在启封后10个多月的回采过程中，各项发火指标皆稳定在允许范围内，防灭火工作取得了良好效果，保障了工作面安全回采。