锦瑞煤业8107孤岛工作面回采期间防灭火技术研究

严春荣

（山西煤炭运销集团锦瑞煤业有限公司，山西 离石 033000）

1 工程概况

8107综采工作面位于8号煤层一采区，该工作面北部、西部均为山西吕梁亚辰煤业的28201工作面采空区（留40 m隔离煤柱），东部为8101工作面采空区，南部为8105采空区（留5 m煤柱）。8107工作面上部5号煤层已采空封闭，与5号煤采空区间间距为47.17 m，下部9号煤层为实体未开采。

8107综采工作面倾向长度687.8 m、走向长度70～150 m，开采的8号煤层埋藏介于207.8～362.6 m，煤层倾角0°～8°，煤层厚度3.2 m。未发现断层、陷落柱等构造现象。

2 孤岛工作面回采期间自燃危险分析

2.1 煤层自燃危险分析

1）邻近采面采空区遗煤自燃。8107孤岛面与邻近的采面间保留有5 m保护煤柱，煤柱在采动压力作用下裂隙发育，形成漏风通道，从而导致8107孤岛工作面邻近采空区漏风量增大，加剧采空区遗煤以及煤柱自燃风险。

2）采面开切眼以及停采线煤体自燃。采面在开切眼期间受围岩支护、开采设备安装布置等因素影响，长时间无法正常生产，从而导致切眼附近煤体容易自燃；在停采线附近，综采设备需要外运、液压支架需要拆除，停采时间长，从而煤层自燃风险显著增大；采面在正常生产期间，推进速度一般在3 m/d以上，此阶段煤层自燃风险较小。

3）工作面开采过程中出现有毒有害气体从邻近采空区涌出。8107工作面与北部、西部均为山西吕梁亚辰煤业的28201工作面采空区，南部为8105工作面采空区，采面保护煤柱内裂隙发育，采面采用负压通风，若采空区内有大量的高浓度有害气体，则有害气体从煤柱裂隙内外溢，严重时会出现伤人现象。

2.2 现有防灭火技术措施

现阶段矿井采用JSG-7束管监测系统、KJ70X安全监控系统，并配备有CO、CH4、温度等传感器，对井下环境参数进行实时监测；在地面布置有注浆站、制氮设备并配套有注氮管路；同时在采面回采期间喷洒阻化剂防灭火。

3 孤岛工作面回采期间防灭火技术方案

3.1 孤岛面工作面安全监测方案

在8107孤岛工作面生产期间综合采用安全监测、束管监测以及人工检查方式对采面、保护煤柱以及邻近采面采空区自燃发火情况进行监测，并根据监测结果采取针对性防灭火技术措施，确保采面回采安全。具体采用的监测方案：

1）在8107运输顺槽、回风顺槽测点分别布置在采空区里30 m—60 m—90 m位置内设CO采样头、温度探头，用以对自燃发火参数进行监测；

2）通过人工、自动相结合方式对采面各测点进行测定，在运输顺槽端头风帘后方、回风顺槽出口50 m位置、回风隅角处、液压支架后部位置等定期安排人员进行监测。

3.2 防灭火技术方案

为确保8107孤岛工作面回采安全，提出在采面回采全周期进行防灭火，具体可细分为工作面生产前、生产过程中以及停采回撤三部分。工作面生产前及停采回撤期间以阻化剂防灭火技术为主；正常回采期间以注浆防灭火技术为主；辅助采用的防灭火技术措施包括通风管理、注氮等。

3.2.1 采面正常回采期间防灭火技术

1）强化煤炭开采设备日常维护、保养，避免采面在正常回采期间出现设备故障引发的停采问题。

2）严格依据煤炭开采工艺进行煤炭开采工作，提高煤炭采收率，减少采空区内遗煤量；对于采面通道、液压支架间的浮煤应及时安排人员清理，避免浮煤进入采空区内。

3）工作面合理配备供风量，保持工作面风量稳定。

4）强化采面通风管理，在推进回采期间及时对进风隅角、回风隅角顶板进行退锚、断网，必要时要采取强制放顶措施，保证采空区顶板能跟随支架及时垮落；封堵采空区漏风的主要进、出口，尽量减少漏风。

5）加强煤自燃早期预测预报工作。

6）工作面正常推进过程中每天进行一次阻化剂喷洒。

7）采面回采期间采取间断预防性注氮，每月注氮一次，每次不少于4 h。当工作面出现自然发火征兆时，实施开放式连续性注氮，并启动预防性灌浆系统。

8）受工作面采动影响，会造成地面裂缝、塌陷等，并向工作面采空区漏风，加强回采工作面对应地表的巡回勘查，发现大的裂隙、塌陷等及时采取回填、压实等措施。

3.2.2 工作面停采期间的防灭火措施

1）在采面运输顺槽隅角位置施工封堵墙或者悬挂风障，减少采空区内漏风量；

2）在工作面出现CO气体指标时采取移动注氮防灭火措施。

3）强化采空区内浮煤自燃监测，做好发火预测预报工作。具体监测可通过束管获取采空区内自燃发火标志性气体，采面温度以及回风流中自燃发火标志性气体。

3.2.3 工作面回撤期间的防灭火措施

1）在采面推进至停采线位置后，控制采面供风，将风量保持在0.4 m/s以上、采面温度保持在25℃以内，减少采面采空区漏风量。

2）采面停采后，及时对运输顺槽、回风顺槽隅角进行封堵，减少通风期间采空区漏风量。

3）强化施工组织安排以及综采设备回撤效率，在煤层自燃发火期内全部撤除综采设备并避免采面。

3.2.4 工作面封闭后的防灭火措施

1）8107孤岛工作面在回采至停采线45 d内必须进行永久密闭。

2）密闭墙按照设计要求进行施工，布置的密闭墙体厚度2 m，在表面采用水泥砂浆抹面（厚度在500 mm以上），在密闭墙中间可充填高分子材料充填

3）在密闭墙体上按照要求施工措施孔、放水孔以及观察孔，具体结构见图1所示。

图1 密闭墙结构示意图（mm）

4）采面按照标准要求进行密闭后，应进行连续注浆，确保采空区内遗煤后续不出现自燃。

5）定期通过检测孔观测密闭墙体内气体成分、温度，并对气体成分、温度等变化情况进行分析；发现存在有自燃发火隐患时，应立即采取措施进行治理；对于出现严重变形的密闭墙体应及时进行维护。

4 结论

锦瑞煤业8107孤岛工作面回采期间受到围岩裂隙发育，煤层具有自燃发火倾向等因素影响，防灭火难度较大。通过强化监测，对采面开采初期、正常回采期、综采设备回撤期以及密闭期防灭火技术方案进行设计。现场应用后，8107孤岛工作面在回采期间未出现CO超限或者温度异常等情况，现场取得较为显著的防灭火效果。