易自燃厚煤层留顶煤收作防治煤层自燃技术

马 权

（内蒙古银宏能源开发有限公司泊江海子矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

1 矿井概况

矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，井田东西长约13.2km，南北宽约 4.6km，井田面积约59.69km2。

矿主采煤层为3-1煤层，该煤层层位稳定，煤层厚度较大。顶板岩性主要为砂质泥岩和粉砂岩，局部为细粒砂岩或粗粒砂岩，为复合顶板煤层。3-1煤层自燃倾向性为容易自燃，自燃等级I级，自燃发火期为32天。

2 工作面情况

113102综采面是矿第二个面，标高+796.5～+851.6m，可采走向长度2670m，面长 240m，煤层平均4.45m，沿工作面顺槽自北向南厚度增大，采用倾向长壁后退式全部垮落综合机械化采煤方法。

工作面2018年1月份开始回采，2018年11月23日，开始铺网上绳。由于工作面在收作位置受F1202断层影响，造成上绳结束顶部遗煤多，最厚留顶煤2m，支架顶、后和采空区均遗留大量碎煤，给防治煤层自燃带来了一定的难度。

3 收作期间防火措施，杜绝自燃发火隐患

3.1 加密防火检测点，确保检查不留死角和盲区

1）收作面防火检测点布置位置分别为：架前、架顶、架尾，3个点为1组（见图1）。

图1 113102收作面防火检测点布置示意图

2）从进风侧第1架开始到第70架，每5架布置1组防火检测点；从71架到140架每1架布置1组防火检测点。共布置测点84组，计252个。

3）防火检测点用4分铁管打入煤体深度不小于1m，铁管前端为尖头、煤体段为花管；铁管与橡胶软管相连，检测取样结束后将软管扎紧。

4）测点编号挂牌管理，每小班检查一次一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度。

3.2 做实封堵和充填措施，减少漏风

1）停采后立即在胶运顺槽、回风顺槽支架后方采空区施工隔离墙，厚度3m，与帮顶支架结实不漏风（见图 2）。

2）对砂袋墙喷涂LFM封闭材料，用MEA等充填材料进行二次注浆，确保进、回风两端头封堵严实不漏风。

3）对进风侧前15架架间下部用编制袋装砂土进行封堵，随后用风筒布进行辅助封堵，最后用喷涂LFM防火材料进行封堵。

4）对每一架综采支架工作面架间间隙煤体暴露部分进行喷涂LFM封闭材料；对每一架综采支架后部网面及暴露松散煤体采用弯管喷涂LFM封闭材料。

图2 沙袋隔离墙示意图

3.3 收作面面内进行防火注胶

1）从71～140架，每1架架前、架顶各施工1个防火孔，设计孔深3～4m，孔直径4分，共施工140个孔。

从1～70架，每5架架尾各施工1个防火孔；从71～140架，每1架架尾各施工1个防火孔；防火孔进入采空区不小于1m，孔直径4分，共施工84个孔。（见图3）

图3 113102收作面面内防火孔示意图

2）所有孔轮流反复注胶，对检查出CO超过200ppm的，立即注胶。

3.4 采空区施工注胶钻孔

1）利用ZDY-650钻机，在55～140架，每不大于10架施工1个防火应急钻孔，方位180°，仰角27°，设计孔深不小于12m(不返水为止），钻孔直径73mm，共计施工了11个。（见图4）

图4 113102收作面采空区防火钻孔示意图

2）钻孔开孔位置位于两液压支架伸缩梁间的夹缝。

3）钻孔终孔点位于支架后方采空区顶板向上5m处；钻孔终孔平面投影点位于支架后方采空区3m。

4）钻孔施工完毕后向钻孔内下1寸的铁管8m，封孔长度不少于1m。

5）所有钻孔与面内专门安装的一路φ50mm管路合茬，每天向采空区进行注胶，直到架尾出胶体。

3.5 做好注氮、灌浆防火和通风系统管理

1）坚持每天24小时注氮措施，确保注氮量和注氮浓度符合要求。

2）强化防火灌浆系统管理，确保防火灌浆系统随时具备灌浆条件。

3）每天对收作面风量进行测定，确保风量稳定，进风量控制在800～850m3/min之间。

4 治理效果

1）工作面刚刚停采5天后，架前架顶CO增大趋势严重，最大达196ppm，情况十分危急,在采取一系列综合防火治后，迅速控制住了自燃隐患，并逐步消除了隐患，整个收作面到拆架结束，只有96、101、105三架有时CO在100～150ppm（掉顶段），其它平均35ppm，确保了安全收作。

2）工作面2018年11月23日夜班联网上绳，11月28日开始刷面，2019年1月1日夜班开始拆架，2019年1月10日拆架结束封闭。每天取收作面架前、架顶、架尾所有检查点最大值进行比较（见表1）。

3）回风隅角从停采到辅运封闭，CO的指标30～55ppm。

4）回风流从停采到辅运封闭，CO的指标2～7ppm。

5）连续注氮气，惰化采空区自燃，每天注氮量约5.4万m3，回风隅角和回风侧采空区内O2浓度控制在7%以下，有效抑制了采空区内遗煤自燃。

表1 每日CO最大值情况

5 总 结

1）易自燃厚煤层收作前，一定要合理采高，避免留顶煤，不给防火工作埋下隐患。

2）收作刷面时，要加强顶板管理，尽量减少掉顶；如果出现掉顶，必须立即进行充填加固，同时该区域做为防火管理的重点。

3）要对自然发火原因分析，准确确定隐患点的位置，提高了措施的针对性，可以迅速控制自然发火隐患，避免自然发火事故。

4）面内及采空区采取注胶、加密检测、加强封堵充填等全方位的防治措施，坚决杜绝易自燃复合顶厚煤层综采工作面逮顶煤收作期间煤层自燃事故的发生。

5）对易自燃复合顶厚煤层综采工作面逮顶煤收作期间防火管理，思想要重视，态度要坚决，措施要齐全，执行要到位，持之以恒，直到永久封闭结束。

6）对于内蒙地区易自燃煤层，在工作面收作前，必须做好防火材料、设备的储备工作，同时人员要保障到位，确保防火措施的落实。