景長寶，陳足章，王 飛

（1.山東能源淄礦集團公司通風處，山東 淄博 255120；2.陜西長武亭南煤業(yè)公司通防科，陜西 咸陽 713602）

礦井大采高工作面停采回撤期間防滅火技術研究

景長寶1，陳足章2，王 飛2

（1.山東能源淄礦集團公司通風處，山東 淄博 255120；2.陜西長武亭南煤業(yè)公司通防科，陜西 咸陽 713602）

在煤礦生產(chǎn)過程中，隨著機械化程度的提高，近幾年大采高采煤工藝得到推廣，因一次推采、產(chǎn)量高而帶來了許多自然發(fā)火防治的新課題。本文重點分析了大采高工作面停采后煤炭自然發(fā)火的原因和應采取的針對性防治技術。

大采高工作面；回撤期間；防滅火

1 概述

亭南礦井位于陜西省咸陽市長武縣境內(nèi)、彬長礦區(qū)中部。礦井年生產(chǎn)能力300萬噸/年，為高瓦斯礦井，主采4號煤層。204采煤工作面是二盤區(qū)第二個工作面，第一個采用大采高采煤工藝的工作面，工作面采用傾斜長壁綜合機械化后退式采煤法回采，全部垮落法管理頂板，一次采全高6m，推進長度為2150m，工作面長度200m，煤層平均厚度19.1m，工作面設計采厚6m。煤塵具有爆炸危險性，屬自燃煤層，發(fā)火期約39～46天。

在工作面停采回撤期間，煤炭自燃事故屢有發(fā)生。在收面拆除設備期間，工作面停止推進，時間超過煤炭最短發(fā)火期，而且支架上方的煤炭和支架后方采空區(qū)的浮煤，在相對靜態(tài)的狀態(tài)下得到充分的氧氣供給和有良好的蓄熱環(huán)境。因此，煤炭自然發(fā)火的可能性大大增加。

2 大采高工作面停采后，煤炭自燃原因分析

對大采高工作面停采后，火災事故的現(xiàn)場進行考察、分析，造成自然發(fā)火頻繁的原因如下：

（1）由于是近水平開采，有時還處于俯采狀態(tài)，對于原有的最有效的注漿防火措施不僅很難起到作用，而且注漿還增加了工作面上的水量，增加了撤支架的難度，延長了撤面時間；

（2）撤面之前采高逐漸降低至4m，導致大約有2m的頂煤遺留在采空區(qū)，遺留的頂煤增加了發(fā)火幾率；

（3）因為要進行大采高開采，所以要選用大支架，其設備笨重，回撤速度慢，增加了防火難度；

（4）當工作面的支架開始拆除后，架頂煤炭隨之冒落，堵塞或縮小了原有的通風斷面，局部阻力加大，迫使工作面的進風流向采空區(qū)深部擴散，增大了工作面下半部采空區(qū)的漏風寬度，因此，在工作面支架拆除過程當中，工作面下半部從停采線至采空區(qū)50m范圍內(nèi)的遺留煤炭最易發(fā)生自燃。

根據(jù)以上分析，對204工作面進行回采工藝改進，采用相應的安全、技術措施控制煤炭的自然發(fā)火。

3 停采回撤期間煤炭自然發(fā)火的防治

3.1 設計停采段仰采工藝

在工作面設計時將停采段抬高標高，使停采線高于正?；夭蓸烁?～10m，使面在接近停采線50m時處于仰采狀態(tài)，以便有利于注漿防火措施的落實。

3.2 及時調整通風系統(tǒng)，降低工作面采空區(qū)漏風

工作面停采后，瓦斯涌出量較小，工作面配風量可降低至生產(chǎn)期間的65%左右。工作面封閉后，通過縮小204回風順槽調節(jié)風門及204回風順槽調節(jié)風門的調節(jié)風窗降低204面密閉外留有巷道的用風量，減少采空區(qū)漏風量。

上下兩巷道因支護原因在回采過程中冒落不實，特別是采用錨網(wǎng)、錨索支護形式的巷道，回采冒落滯后，使采空區(qū)的漏風深度加大。采取在工作面上、下隅角構筑全斷面防火墻，堵漏風措施，并在墻面噴涂凝膠或用黃泥摸面處理后注入高分子膠體防火材料。當上下隅角建墻后，有效封堵了因兩巷造成的漏風，起到了縮小采空區(qū)漏風寬度的作用。其次，在工作面前每隔1m打木垛加強頂板支護，這樣既可以防止撤架后頂板冒落、堵塞造成風流串入工作面后部，造成風流把采空區(qū)內(nèi)的瓦斯的帶出，發(fā)生瓦斯事故，又可以增加工作面前的風量而減少串入工作面后采空區(qū)的風量，降低了漏風寬度，從而降低了“氧化帶”的寬度。

3.3 注膠防火

工作面停采前，為了撤面需要在頂板鋪設頂網(wǎng)，兜住碎煤，這些遺留在采空區(qū)內(nèi)的煤極易氧化發(fā)熱。為了防止遺煤自燃，在工作面停采撤架前，用快速防滅火鉆機，自工作面前或架間向工作面后上部采空區(qū)打鉆孔注高分子膠體。鉆孔終孔位于工作面尾梁后3～4m，煤層頂板以上2m左右。工作面進、回風隅角各打一端頭注膠孔，鉆孔間距為10m左右，鉆孔個數(shù)21個，孔徑Φ50mm。端頭鉆孔注膠約100m3，其它每個鉆孔注膠量為40m3。通過注膠孔對采空區(qū)進行輪流注膠。

其次，為了防止支架尾部頂煤自燃，從支架間向后上部插花管注高分子膠體，花管深入采空區(qū)2m左右，注膠量以注滿溢出鉆孔為止。

3.4 及時封閉并置換采空區(qū)氧氣

工作面回撤完畢后，在204運輸順槽2#聯(lián)絡巷以里、回風順槽1#聯(lián)絡巷以里分別構筑一道厚度不低于1.5m的防火密閉墻（密閉墻里、外為磚墻，中間充填黃土），構筑密閉墻時，2道墻必須同時封口。封閉后，通過注漿管路大流量注漿，通過注氮管路注氮氣和液態(tài)二氧化碳，通過高抽巷瓦斯抽放管路抽出采空區(qū)的氧氣，使采空區(qū)內(nèi)遺留的氧氣在最短時間內(nèi)用惰氣置換出來。通過預埋采空區(qū)束管取氣樣色譜分析，直至采空區(qū)氧氣濃度在5%以下后，停止置換工作。密閉墻位置。

3.5 強化預測預報措施，為提前做好相應的防火工作提供可靠的數(shù)據(jù)

煤的自然氧化過程起始緩慢，進入快速氧化階段后便會加快災變程度，在這個過程要加強日常的預測預報工作。亭南煤樣在起始溫度為25℃時的實驗自然發(fā)火期約為39天，按照25℃時的升溫速度推算，以礦井實際風流平均溫度20℃為起始溫度的實驗自然發(fā)火期約為46天，發(fā)火期較短。因此，亭南煤業(yè)安裝了束管檢測系統(tǒng)，利用色譜儀分析采空區(qū)氣樣變化情況來確定不同的防火方案。

3.6 其它措施

工作面停采后要及時清理架間、架前及兩端頭浮煤并及時外運，盡量減少面上的遺煤量，同時對采空區(qū)加強噴灑阻化劑。同時對工作面前煤壁噴凝膠處理，保證噴封嚴密。

工作面回撤期間，堅持每天不間斷對采空區(qū)實施注漿、注氮、噴灑阻化劑。注氮流量要大于800m3/h，氮氣濃度保持在97%以上。

工作面停采、回撤期間，要安排專人看管204工作面范圍內(nèi)的通風設施，確保通風系統(tǒng)穩(wěn)定。同時加快回撤工作面的速度，縮短采空區(qū)遺煤的氧化發(fā)熱時間。

4 結論

在204工作面回撤前，由于好了充分的防火準備工作，對上述措施進行有效配合，并研究制定了優(yōu)選方案。在有關部門和單位的多次協(xié)調，齊抓共管的前提下，使相應措施在現(xiàn)場得到充分落實，確保了首個大采高工作面的安全順利回撤，為今后工作面的回撤提供了有效的參考依據(jù)和實施措施。