综放工作面应急防火处置技术应用

摘要：华安煤矿开采的8煤为自燃煤层，煤层最短自然发火期65天，806工作面由于矿井改扩建工作需要封闭一年后进行了启封，启封后工作面存在自然发火隐患，为有效应急处置工作面自然发火风险，通过监测监控与打钻处理高温点等手段有效杜绝了806工作面自然发火风险。

关键词 综放工作面 应急防火处置 技术应用

概述

806工作面设计位于华安煤矿东翼，工作面进、回风巷布置在8号煤层内。工作面运输巷、回风巷均与8号煤层轨道下山相交，工作面切眼沿煤层倾斜方向布置，设计长度150m；走向推进，设计走向长度533m。设计采用综合机械化放顶煤工艺，煤层平均厚度4.0m。8煤层具有煤尘爆炸性；8煤层鉴定为自燃煤层，最短自然发火期为65天。工作面进、回风巷钢带加锚索联合支护。采用Φ20mm×2000mm等强螺纹锚杆，端头锚固，间、排距800×800mm；树脂锚固剂直径为25mm，每块长度为500mm，型号为MSK2550，均使用配套标准螺母紧固，每根锚杆锚固力不得小于80KN，钢带采用Φ14mm的钢筋焊成，宽50mm，长度4m，网均采用Φ4mm冷拔丝网，网孔规格为40mm×40mm，规格为4m×1m、2.5m×1m，顶网采用4m×1m，帮网采用2.5m×1m。锚索采用Φ17.8mm钢绞线锚索，长度根据煤层厚度确定，以进入稳定的煤层顶板岩石1.5为宜。有效支护长度不小于6米。锚索间距为1600mm，排距为2400mm，每组2根（根据现场实际情况，可加密支护），锚固端长度≥1.5m，锚固力≥120kN，锚索必须与锚杆联合使用。锚索托盘制作选用长16×300×300mm的钢板制成；锚杆托盘为正方形，长×宽×厚=150×150×10mm。

该工作面于2023年5月2日两顺槽进行了临时板闭，2024年5月23日进行了启封。由于工作面封闭时间长，煤体温度升高，存在自然防火风险。

应急防火处置技术

一、工作面两顺修复期间防火处理

（1）对两顺槽顶板破碎地点进行埋设束管，每天取样分析一次。连续三天无异常后取消该测点。

（2）钻孔内一氧化碳浓度超过100ppm时首先注水处理，注水不能处理钻孔隐患时及时改注防火材料。

（3）监控中心在回风顺槽10-15m处安设一氧化碳传感器。

二、应急处置

（1）当工作面回风流一氧化碳浓度超过50ppm、两顺槽钻孔一氧化碳浓度超过300ppm且持续上升治理无效时，两顺开门口里不大于5m封闭并喷涂处理。封闭外停止工作面内所有机电设备供电。

（2）806两顺槽煤壁外板闭同步施工。

三、钻孔施工技术

一、两顺顶板破碎区域以注胶或LFM充填材料为主，破碎区域施工顶板钻孔，顺巷道方向两排布置，钻孔之间间距3-5m，深度3-5m或至岩石顶板；高冒区域顶板以插入一排钻杆压注LFM充填材料为主，钻杆间距3-5m，钻孔深度3--5m或插至顶板砸不动为止。

二、钻孔倾向巷道开门方向60-80度，具体施工位置及倾角根据现场情况适当调整。

三、高冒区域每10m、其他修复区域顶板每30m设置束管检测点，束管深度不低于2m；可以根据井下顺槽顶板实际情况适当调整束管钻孔的位置、深度以及覆盖范围。

四、钻孔施工完毕后，将一次性钻杆插入钻孔内，将0.3～0.5m的花管设置在一次性钻杆前端，管与管之间用内接丝连接，用棉纱进行封孔，进行注防火材料处理。

五、一般注LFM充填料封堵时，充填时水料比1：0.4-0.8；一般注胶封堵时，成胶时间控制在2～3分钟。

六、水玻璃的添加比例为10%-15%（若需调整成胶时间，可增减添加量），小苏打的添加比例为5%左右。

七、注LFM充填材料时，要注意观察顶板情况，一旦发现漏浆液时及时换孔另注，每孔的注胶量以0.5m3为宜，并根据现场情况适当调整。

板闭施工技术

一、施工人员随身携带的小型材料和工具要拿稳，利刃工具要装入护套。

二、立柱安设要牢固，2-3根，使用板皮或方木作为横梁，并牢固嵌入巷道两帮。

三、展开风筒布将风筒钉在木板或木柱上，把板闭骨架封堵严密。

四、风筒外侧覆盖金属网，金属网使用铁丝等固定在板闭上。

五、板闭施工完毕后使用LFM喷涂料进行喷涂处理。

六、两人以上合力搬抬重物时要统一口令、同时用力，用手抓重物时操作人员要戴防护手套并且一定要抓牢，避免抓滑出现意外。

七、抬放长料时，人员手、脚、胳膊或腿应躲开长料底部，轻起轻落，以防止掉落伤人。

八、使用梯子时，支撑必须牢固；使用梯子等工具时要看好路况，找好落脚点，应有工作人员进行扶梯并检查好梯子是否安设牢固，人字梯挂钩必须挂牢。

九、板闭施工完毕后通过气动泵或隔膜泵对板闭及周边进行喷涂处理：

（1）将气动泵或隔膜泵放置在顺槽合适位置，准备两个水桶，在混合器前连接1－2根高压胶管（10-20m）把吸料管分别放入桶内，打开进气阀门，查看管路是否畅通，若有问题及时处理。把两吸料管分别放入水桶中，准备开泵进行喷涂。

（2）喷涂时，持管人员要将管子不停的移动，不要在一个点喷涂，以保证喷涂料的挂壁性能，若喷层与喷层之间出现挂不住时，应移动到其他待喷点喷涂或关闭进气阀，等待喷涂料成形凝固时，再开启进气阀，若因浆料凝固速度慢而落料时，可将枪头移向其他待喷面，循环喷涂，使其逐渐堆积。

（3）喷涂期间，持枪人员佩戴好护目镜。瓦检员每班检测密闭外气体情况并将检测结果记录在现场牌板。

喷洒阻化剂技术

对浮煤进行喷洒阻化剂处理，根据标准进行如下计算：

V=K1*K2*L*S*h*Aγ-1=8.044m3/d

式中：

V——喷洒阻化阻化剂量m3/d；

K1——易自然部位喷洒加量系数，一般取1.2；

K2——采空区遗煤容重，1.3t/m3；

L——工作面长度，120m；

S——一次喷洒宽度，2.4m/d；

h——采空区底板遗煤厚度，0.4m；

A——吨煤的吸液量，（在采空区采取煤样，有试验确定），0.047t/t。

γ——阻化液容重，1.05t/m3。

代入数据后，计算V=1.2×1.3×120×2.4×0.4×0.047÷1.05=8.044m3/d。

一、矿用阻燃剂成型后具备附壁性、致密性和成膜性，该胶体在一定温度下能促使燃烧体表面焦化、形成隔热、隔气的焦化层，可有效阻止复燃。有良好的散热作用能力，在井下潮湿环境中保水时间一年以上，足以保证工作面开采过程内喷注地点的防漏风效果；矿用阻燃剂是粘附性（挂壁性）、渗透性的有机结合体，注入煤体后有较大的控制范围，克服了其防灭火材料易开形成“锅盖”或“流失量大”的缺点；其胶体承受动压能力强不因动压而开裂、失水，堵漏风能力强，克服了水玻璃类凝胶耐动压能力差、水漏风的重要缺陷；在煤体中可边流动渗透、边增稠，直至固化，固化时间1.5-8分钟，承受动压能力强，不易渗漏，封堵效果好，是充填采空区裂隙，形成隔离带的理想材料。

二、配备该阻燃剂溶液时，需要集中精力精心操作，杜绝出现药剂溅到眼睛或皮肤上，出现溶液溅到皮肤上或眼里时，必须立即用清水冲洗。喷洒防火材料前，必须清理撤出受喷区域人员，不得有人在受喷方向区域进行其他作业。喷洒防火材料时要两人相互配合，一人开泵，一人在控制高压胶管，对综采面浮煤进行喷洒。

三、工作面进行该防火材料喷涂时，要全面有效覆盖浮煤，确保煤体能充分吸收防火材料。

四、喷洒防火材料作业人员要精力集中，看清地面，不得出现绊倒、跌伤或碰头等事故。喷洒防火材料作业结束后， 应用清水冲洗水箱，并保持高压胶管中水流不少于10分钟，以便清洗水管和喷枪。

五、喷洒作业完毕后，将高压胶管放置在指定位置 并清理现场，综采面和巷道不得出现积水和淤泥。喷洒阻化剂工作结束后，由跟班队长组织人员对喷洒工作进行验收。

其他安全注意事项

一、准备好一次性钻杆、气动泵或隔膜泵、充填喷涂等防火材料。

二、准备不少于10个球胆及足够数量的双联球等采样工具，对钻孔进行取样分析。

三、在806两顺煤壁外板闭施工位置准备木点柱、板皮、风筒布等板闭材料；气动泵或隔膜泵、充填喷涂材料等板闭喷涂材料。

四、施工前必须逐步检查施工地点设备稳固情况，发现问题及时汇报、处理，只有处理完成且确认安全无危险后方可作业。

五、施工前要排查施工地点物的不安全状态、环境的不安全因素等，并将隐患消除后方可施工，隐患未消除严禁施工。

六、使用梯子时，支撑必须牢固；梯子与支撑面之间角度以60度左右为宜，使用梯子等工具时要看好路况，找好落脚点，应有工作人员进行扶梯并检查好梯子是否安设牢固。

七、施工人员工作过程中要相互联系好，避免相互伤害事故。登高作业超过2m时佩戴好安全带。两人以上合力搬抬重物时要统一口令、同时用力，用手抓重物时操作人员要戴防护手套并且一定要抓牢，避免抓滑出现意外。

八、施工板闭期间，现场悬挂甲烷氧气两用仪，甲烷浓度大于1.0%或氧气浓度小于20%时停止施工，待气体正常后方可重新施工。

效果分析

通过以上措施的综合应用，806工作面修复期间未出现自然发火隐患，保证了工作面防火安全。