东山煤矿综放面支架顶煤自燃火灾治理技术

侯敬平

（1.中国矿业大学，江苏 徐州221008；2.太原东山煤矿有限责任公司，山西 太原 030043）

东山煤矿综放面支架顶煤自燃火灾治理技术

侯敬平1,2

（1.中国矿业大学，江苏 徐州221008；2.太原东山煤矿有限责任公司，山西 太原 030043）

根据东山煤矿71505综放面的特征现状及停采撤架前出现的支架破碎顶煤自燃火灾，通过采用打钻压注高分子胶体及粉煤灰胶体材料的综合灭火技术，并在整个灭火过程中加强跟踪监测。监测结果表明：经过7d时间的灭火后，CO不再出现，所采取的综合灭火技术是科学有效的，在相似条件的工作面具有一定的参考价值。

综放面；顶煤；高分子胶体；自燃；治理技术

1 概况

东山煤矿七采区71505综放面东侧为71503工作面，西侧为71507工作面，两工作面均未采掘，南侧为井田边界，北侧为采区巷道及五采区。煤层赋存较为稳定，据矿井308、318、313号钻孔揭示，15号煤层最大厚度为7.06m，最小厚度为5.85m，平均6.49m；煤层倾角8°～22°，平均10°，采深294.12～312.16m，平均301.19m。15号煤层七采区属低瓦斯区，煤层具有弱爆性，属容易自燃煤层，发火期为12个月左右。矿井生产实践表明属正常地温、地压区。

71505 综放工作面长度为145m，沿走向推进长度650m，机采高度为2.5m，放顶煤高度为3.99 m，即采放比为1:1.6。采煤机的截深为600mm，放煤步距为1.2m。工作面回采巷道布置采用“一进一回”的两巷布置方式，其中进风巷作运输顺槽，回风巷作轨道顺槽，两条巷道均沿15号煤层底板掘进，沿煤层走向布置。运输顺槽、轨道顺槽及工作面切眼均采用锚、网、索、钢带联合支护的支护形式，矩形断面。

2 工作面发火经过及原因分析

2009年6月1日前后71505工作面停止推进，开始停采撤架前期工作，20日上午在80～85号架间后尾板附近陆续发现3处明火，立即用水将明火处理，并同时打钻孔注高分子胶体灭火材料[1]，注入胶体后从架后煤体淋出的水温约50oC，有较大量水蒸汽及CO气体从架上涌出，继续打钻孔注胶至21日上午，没有发现明火，但80～87号架后高温仍大面积存在。

根据徐精彩教授的煤自燃危险区域判定理论[2]，综放面由于开采工艺而导致采空区遗煤较多，顺槽及支架顶煤较为破碎，因此自燃隐患重点区域（见图1）为：工作面上、下隅角；工作面停放线至架后浮煤；支架顶部煤体破碎区域。

图1 71505综放面顶煤破碎区域示意图

由于工作面停采，支架顶部煤体较为破碎，氧气充足，从而煤体氧化升温得以继续，加之工作面撤架持续时间长，这就为综放面顶部破碎煤体自燃创造了条件。

3 治理技术措施

3.1 钻孔布置

工作面钻孔布置见图2和图3，在67～97号架中部孔每个架间施工一个，长度以进入煤体2根钻杆（2.4m）为宜；上部孔在67～97号架区间每隔两到三架施工一个，1～66号架区间每隔7～8架施工一个，长度以进入煤体5根钻杆（6m）为宜；下部孔利用现成已施工好。

图2 71505工作面钻孔布置示意图

图3 钻孔布置剖面图

3.2 注胶施工

中部孔先以注高分子胶为主，多次注胶每次50～60m3左右，以流出胶体后转注其它孔为依据，确认煤体温度降下来后可注粉煤灰胶体[3,4]，以粉煤灰胶体注不进去或流出为停注依据；67～97号架区间上部孔单次较大量注高分子胶体，在确认钻孔控制范围内煤体温度降到一定程度后注粉煤灰胶体约40m3；1～66号架区间上部孔以注高分子胶体为主，在有条件或需要时注粉煤灰胶体。

3.3 工作面后部浅部煤体高温、明火灭火方案

用水控制火势：一旦发现高温或明火点，立即用水直接扑灭表面明火，用适量的水流冲刷明火周边的煤体，以不冲掉煤体为宜（不适用于顶板），缓慢向明火靠近，快慢以不用水直接喷射明火为度，等明火消失后大量较长时间用水冲刷原明火点上部煤体，也可把水管插入煤体进行灌注，但范围要大一些。切不可用水管向明火直接喷射。

用灭火胶控制火势：胶体调好后可直接向明火点喷射、喷洒，也可把胶管直接插入明火点中心灌注。用胶体直接灭火时应加强周围气体的检测。

若工作面自燃火灾难以控制时，应立即断电、撤人，关闭防火门，建立临时密闭，制定并实施相应的灭火启封方案。

3.4 测点布置

工作面布设固定测点并及时进行观测，在条件允许的情况下把危险区及可疑区布置到位，给每个测点编号，布点示意图见图4。整个监测过程须做到“四定”，即定人、定地点、定时、定仪器。人工观测参数主要有工作面风量、O2、CO、CO2、H2S及CH4浓度、温度，各项指标每天检测，时间为2：00、6：00、10：00、14：00、18：00、22：00，检测人员每两人一班，跟班检测，带两套仪器互相校正核对，各项指标按全部认真检测。

图4 71505工作面停采期间火灾监测布点示意图

4 效果分析

整个灭火过程从2009年6月18日开始，至6月24日结束，通过布置钻孔，初期压注高分子胶体，在CO降到500ppm左右时，改为压注粉煤灰胶体。在21日0点班检测发现，87号架后各种气体指标很高，有向下隅角延伸的迹象，57号架后气体较为理想，各气体指标均不高，表明工作面中部着火迹象并不明显。至24日后，停采面CO气体不再出现，表明71505停采面顶部破碎煤体自燃火灾已被扑灭。

[1]徐精彩,张辛亥,文虎,邓军.煤层自燃胶体防灭火理论与技术[M].北京：煤炭工业出版社,2003.

[2]徐精彩.煤自燃危险区域判定理论[M].北京：煤炭工业出版社,2001.

[3]肖旸,翟小伟,邓军.综放面回采期间过旧巷胶体防灭火技术[J].矿业安全与环保,2005,32（4）:54-55,71.

[4]徐精彩,张辛亥,文虎,刘彦斌.胶体防灭火技术在阳泉二矿的应用[J].矿业安全与环保,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，在读工程硕士，工程师，从事煤矿生产机电管理工作。

刘新光