侯敬平

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州221008；2.太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西 太原 030043）

東山煤礦綜放面支架頂煤自燃火災(zāi)治理技術(shù)

侯敬平1,2

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州221008；2.太原東山煤礦有限責(zé)任公司，山西 太原 030043）

根據(jù)東山煤礦71505綜放面的特征現(xiàn)狀及停采撤架前出現(xiàn)的支架破碎頂煤自燃火災(zāi)，通過(guò)采用打鉆壓注高分子膠體及粉煤灰膠體材料的綜合滅火技術(shù)，并在整個(gè)滅火過(guò)程中加強(qiáng)跟蹤監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)7d時(shí)間的滅火后，CO不再出現(xiàn)，所采取的綜合滅火技術(shù)是科學(xué)有效的，在相似條件的工作面具有一定的參考價(jià)值。

綜放面；頂煤；高分子膠體；自燃；治理技術(shù)

1 概況

東山煤礦七采區(qū)71505綜放面東側(cè)為71503工作面，西側(cè)為71507工作面，兩工作面均未采掘，南側(cè)為井田邊界，北側(cè)為采區(qū)巷道及五采區(qū)。煤層賦存較為穩(wěn)定，據(jù)礦井308、318、313號(hào)鉆孔揭示，15號(hào)煤層最大厚度為7.06m，最小厚度為5.85m，平均6.49m；煤層傾角8°～22°，平均10°，采深294.12～312.16m，平均301.19m。15號(hào)煤層七采區(qū)屬低瓦斯區(qū)，煤層具有弱爆性，屬容易自燃煤層，發(fā)火期為12個(gè)月左右。礦井生產(chǎn)實(shí)踐表明屬正常地溫、地壓區(qū)。

71505 綜放工作面長(zhǎng)度為145m，沿走向推進(jìn)長(zhǎng)度650m，機(jī)采高度為2.5m，放頂煤高度為3.99 m，即采放比為1:1.6。采煤機(jī)的截深為600mm，放煤步距為1.2m。工作面回采巷道布置采用“一進(jìn)一回”的兩巷布置方式，其中進(jìn)風(fēng)巷作運(yùn)輸順槽，回風(fēng)巷作軌道順槽，兩條巷道均沿15號(hào)煤層底板掘進(jìn)，沿煤層走向布置。運(yùn)輸順槽、軌道順槽及工作面切眼均采用錨、網(wǎng)、索、鋼帶聯(lián)合支護(hù)的支護(hù)形式，矩形斷面。

2 工作面發(fā)火經(jīng)過(guò)及原因分析

2009年6月1日前后71505工作面停止推進(jìn)，開(kāi)始停采撤架前期工作，20日上午在80～85號(hào)架間后尾板附近陸續(xù)發(fā)現(xiàn)3處明火，立即用水將明火處理，并同時(shí)打鉆孔注高分子膠體滅火材料[1]，注入膠體后從架后煤體淋出的水溫約50oC，有較大量水蒸汽及CO氣體從架上涌出，繼續(xù)打鉆孔注膠至21日上午，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明火，但80～87號(hào)架后高溫仍大面積存在。

根據(jù)徐精彩教授的煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定理論[2]，綜放面由于開(kāi)采工藝而導(dǎo)致采空區(qū)遺煤較多，順槽及支架頂煤較為破碎，因此自燃隱患重點(diǎn)區(qū)域（見(jiàn)圖1）為：工作面上、下隅角；工作面停放線(xiàn)至架后浮煤；支架頂部煤體破碎區(qū)域。

圖1 71505綜放面頂煤破碎區(qū)域示意圖

由于工作面停采，支架頂部煤體較為破碎，氧氣充足，從而煤體氧化升溫得以繼續(xù)，加之工作面撤架持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，這就為綜放面頂部破碎煤體自燃創(chuàng)造了條件。

3 治理技術(shù)措施

3.1 鉆孔布置

工作面鉆孔布置見(jiàn)圖2和圖3，在67～97號(hào)架中部孔每個(gè)架間施工一個(gè)，長(zhǎng)度以進(jìn)入煤體2根鉆桿（2.4m）為宜；上部孔在67～97號(hào)架區(qū)間每隔兩到三架施工一個(gè)，1～66號(hào)架區(qū)間每隔7～8架施工一個(gè)，長(zhǎng)度以進(jìn)入煤體5根鉆桿（6m）為宜；下部孔利用現(xiàn)成已施工好。

圖2 71505工作面鉆孔布置示意圖

圖3 鉆孔布置剖面圖

3.2 注膠施工

中部孔先以注高分子膠為主，多次注膠每次50～60m3左右，以流出膠體后轉(zhuǎn)注其它孔為依據(jù)，確認(rèn)煤體溫度降下來(lái)后可注粉煤灰膠體[3,4]，以粉煤灰膠體注不進(jìn)去或流出為停注依據(jù)；67～97號(hào)架區(qū)間上部孔單次較大量注高分子膠體，在確認(rèn)鉆孔控制范圍內(nèi)煤體溫度降到一定程度后注粉煤灰膠體約40m3；1～66號(hào)架區(qū)間上部孔以注高分子膠體為主，在有條件或需要時(shí)注粉煤灰膠體。

3.3 工作面后部淺部煤體高溫、明火滅火方案

用水控制火勢(shì)：一旦發(fā)現(xiàn)高溫或明火點(diǎn)，立即用水直接撲滅表面明火，用適量的水流沖刷明火周邊的煤體，以不沖掉煤體為宜（不適用于頂板），緩慢向明火靠近，快慢以不用水直接噴射明火為度，等明火消失后大量較長(zhǎng)時(shí)間用水沖刷原明火點(diǎn)上部煤體，也可把水管插入煤體進(jìn)行灌注，但范圍要大一些。切不可用水管向明火直接噴射。

用滅火膠控制火勢(shì)：膠體調(diào)好后可直接向明火點(diǎn)噴射、噴灑，也可把膠管直接插入明火點(diǎn)中心灌注。用膠體直接滅火時(shí)應(yīng)加強(qiáng)周?chē)鷼怏w的檢測(cè)。

若工作面自燃火災(zāi)難以控制時(shí)，應(yīng)立即斷電、撤人，關(guān)閉防火門(mén)，建立臨時(shí)密閉，制定并實(shí)施相應(yīng)的滅火啟封方案。

3.4 測(cè)點(diǎn)布置

工作面布設(shè)固定測(cè)點(diǎn)并及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，在條件允許的情況下把危險(xiǎn)區(qū)及可疑區(qū)布置到位，給每個(gè)測(cè)點(diǎn)編號(hào)，布點(diǎn)示意圖見(jiàn)圖4。整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程須做到“四定”，即定人、定地點(diǎn)、定時(shí)、定儀器。人工觀測(cè)參數(shù)主要有工作面風(fēng)量、O2、CO、CO2、H2S及CH4濃度、溫度，各項(xiàng)指標(biāo)每天檢測(cè)，時(shí)間為2：00、6：00、10：00、14：00、18：00、22：00，檢測(cè)人員每?jī)扇艘话?，跟班檢測(cè)，帶兩套儀器互相校正核對(duì)，各項(xiàng)指標(biāo)按全部認(rèn)真檢測(cè)。

圖4 71505工作面停采期間火災(zāi)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)示意圖

4 效果分析

整個(gè)滅火過(guò)程從2009年6月18日開(kāi)始，至6月24日結(jié)束，通過(guò)布置鉆孔，初期壓注高分子膠體，在CO降到500ppm左右時(shí)，改為壓注粉煤灰膠體。在21日0點(diǎn)班檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，87號(hào)架后各種氣體指標(biāo)很高，有向下隅角延伸的跡象，57號(hào)架后氣體較為理想，各氣體指標(biāo)均不高，表明工作面中部著火跡象并不明顯。至24日后，停采面CO氣體不再出現(xiàn)，表明71505停采面頂部破碎煤體自燃火災(zāi)已被撲滅。

[1]徐精彩,張辛亥,文虎,鄧軍.煤層自燃膠體防滅火理論與技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2003.

[2]徐精彩.煤自燃危險(xiǎn)區(qū)域判定理論[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2001.

[3]肖旸,翟小偉,鄧軍.綜放面回采期間過(guò)舊巷膠體防滅火技術(shù)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2005,32（4）:54-55,71.

[4]徐精彩,張辛亥,文虎,劉彥斌.膠體防滅火技術(shù)在陽(yáng)泉二礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,1999,2:43-44.

Control Technology of Top Coal Spontaneous Combustion at Fully-Mechanized Working Face Support in Dongshan Mine

Hou Jing-ping1，2
（1.China University of Mining and Technology,Xuzhou Jiangsu221008；2.Taiyuan Dongshan Coal Ltd.Co.,Taiyuan Shanxi,030043）

According to the characteristics of spontaneous combustion in fragmentary support top coal before removing support because of mining cease at No.71505 fully-mechanized face in DongShan mine, we used a complex extinguishing technology by boring and injecting macromolecule gel and fly-ash compound gel.In the process of fire fighting,monitoring was enhanced.The results indicate that CO no longer appears after7 days of fire fighting.Therefore the integrated extinguishing technology is scientific and effective,and has reference value for the working faces with the similar condition.

fully-mechanized faces;top coal;macromolecule gel,spontaneous combustion,control technology

TD75+2.2

A

1672-5050（2010）03-0057-03

2009-11-18

侯敬平（1965—），男，山西交口人，在讀工程碩士，工程師，從事煤礦生產(chǎn)機(jī)電管理工作。

劉新光