矿井大采高工作面停采回撤期间防灭火技术研究

景长宝，陈足章，王 飞

（1.山东能源淄矿集团公司通风处，山东 淄博 255120；2.陕西长武亭南煤业公司通防科，陕西 咸阳 713602）

矿井大采高工作面停采回撤期间防灭火技术研究

景长宝1，陈足章2，王 飞2

（1.山东能源淄矿集团公司通风处，山东 淄博 255120；2.陕西长武亭南煤业公司通防科，陕西 咸阳 713602）

在煤矿生产过程中，随着机械化程度的提高，近几年大采高采煤工艺得到推广，因一次推采、产量高而带来了许多自然发火防治的新课题。本文重点分析了大采高工作面停采后煤炭自然发火的原因和应采取的针对性防治技术。

大采高工作面；回撤期间；防灭火

1 概述

亭南矿井位于陕西省咸阳市长武县境内、彬长矿区中部。矿井年生产能力300万吨/年，为高瓦斯矿井，主采4号煤层。204采煤工作面是二盘区第二个工作面，第一个采用大采高采煤工艺的工作面，工作面采用倾斜长壁综合机械化后退式采煤法回采，全部垮落法管理顶板，一次采全高6m，推进长度为2150m，工作面长度200m，煤层平均厚度19.1m，工作面设计采厚6m。煤尘具有爆炸危险性，属自燃煤层，发火期约39～46天。

在工作面停采回撤期间，煤炭自燃事故屡有发生。在收面拆除设备期间，工作面停止推进，时间超过煤炭最短发火期，而且支架上方的煤炭和支架后方采空区的浮煤，在相对静态的状态下得到充分的氧气供给和有良好的蓄热环境。因此，煤炭自然发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

对大采高工作面停采后，火灾事故的现场进行考察、分析，造成自然发火频繁的原因如下：

（1）由于是近水平开采，有时还处于俯采状态，对于原有的最有效的注浆防火措施不仅很难起到作用，而且注浆还增加了工作面上的水量，增加了撤支架的难度，延长了撤面时间；

（2）撤面之前采高逐渐降低至4m，导致大约有2m的顶煤遗留在采空区，遗留的顶煤增加了发火几率；

（3）因为要进行大采高开采，所以要选用大支架，其设备笨重，回撤速度慢，增加了防火难度；

（4）当工作面的支架开始拆除后，架顶煤炭随之冒落，堵塞或缩小了原有的通风断面，局部阻力加大，迫使工作面的进风流向采空区深部扩散，增大了工作面下半部采空区的漏风宽度，因此，在工作面支架拆除过程当中，工作面下半部从停采线至采空区50m范围内的遗留煤炭最易发生自燃。

根据以上分析，对204工作面进行回采工艺改进，采用相应的安全、技术措施控制煤炭的自然发火。

3 停采回撤期间煤炭自然发火的防治

3.1 设计停采段仰采工艺

在工作面设计时将停采段抬高标高，使停采线高于正常回采标高5～10m，使面在接近停采线50m时处于仰采状态，以便有利于注浆防火措施的落实。

3.2 及时调整通风系统，降低工作面采空区漏风

工作面停采后，瓦斯涌出量较小，工作面配风量可降低至生产期间的65%左右。工作面封闭后，通过缩小204回风顺槽调节风门及204回风顺槽调节风门的调节风窗降低204面密闭外留有巷道的用风量，减少采空区漏风量。

上下两巷道因支护原因在回采过程中冒落不实，特别是采用锚网、锚索支护形式的巷道，回采冒落滞后，使采空区的漏风深度加大。采取在工作面上、下隅角构筑全断面防火墙，堵漏风措施，并在墙面喷涂凝胶或用黄泥摸面处理后注入高分子胶体防火材料。当上下隅角建墙后，有效封堵了因两巷造成的漏风，起到了缩小采空区漏风宽度的作用。其次，在工作面前每隔1m打木垛加强顶板支护，这样既可以防止撤架后顶板冒落、堵塞造成风流串入工作面后部，造成风流把采空区内的瓦斯的带出，发生瓦斯事故，又可以增加工作面前的风量而减少串入工作面后采空区的风量，降低了漏风宽度，从而降低了“氧化带”的宽度。

3.3 注胶防火

工作面停采前，为了撤面需要在顶板铺设顶网，兜住碎煤，这些遗留在采空区内的煤极易氧化发热。为了防止遗煤自燃，在工作面停采撤架前，用快速防灭火钻机，自工作面前或架间向工作面后上部采空区打钻孔注高分子胶体。钻孔终孔位于工作面尾梁后3～4m，煤层顶板以上2m左右。工作面进、回风隅角各打一端头注胶孔，钻孔间距为10m左右，钻孔个数21个，孔径Φ50mm。端头钻孔注胶约100m3，其它每个钻孔注胶量为40m3。通过注胶孔对采空区进行轮流注胶。

其次，为了防止支架尾部顶煤自燃，从支架间向后上部插花管注高分子胶体，花管深入采空区2m左右，注胶量以注满溢出钻孔为止。

3.4 及时封闭并置换采空区氧气

工作面回撤完毕后，在204运输顺槽2#联络巷以里、回风顺槽1#联络巷以里分别构筑一道厚度不低于1.5m的防火密闭墙（密闭墙里、外为砖墙，中间充填黄土），构筑密闭墙时，2道墙必须同时封口。封闭后，通过注浆管路大流量注浆，通过注氮管路注氮气和液态二氧化碳，通过高抽巷瓦斯抽放管路抽出采空区的氧气，使采空区内遗留的氧气在最短时间内用惰气置换出来。通过预埋采空区束管取气样色谱分析，直至采空区氧气浓度在5%以下后，停止置换工作。密闭墙位置。

3.5 强化预测预报措施，为提前做好相应的防火工作提供可靠的数据

煤的自然氧化过程起始缓慢，进入快速氧化阶段后便会加快灾变程度，在这个过程要加强日常的预测预报工作。亭南煤样在起始温度为25℃时的实验自然发火期约为39天，按照25℃时的升温速度推算，以矿井实际风流平均温度20℃为起始温度的实验自然发火期约为46天，发火期较短。因此，亭南煤业安装了束管检测系统，利用色谱仪分析采空区气样变化情况来确定不同的防火方案。

3.6 其它措施

工作面停采后要及时清理架间、架前及两端头浮煤并及时外运，尽量减少面上的遗煤量，同时对采空区加强喷洒阻化剂。同时对工作面前煤壁喷凝胶处理，保证喷封严密。

工作面回撤期间，坚持每天不间断对采空区实施注浆、注氮、喷洒阻化剂。注氮流量要大于800m3/h，氮气浓度保持在97%以上。

工作面停采、回撤期间，要安排专人看管204工作面范围内的通风设施，确保通风系统稳定。同时加快回撤工作面的速度，缩短采空区遗煤的氧化发热时间。

4 结论

在204工作面回撤前，由于好了充分的防火准备工作，对上述措施进行有效配合，并研究制定了优选方案。在有关部门和单位的多次协调，齐抓共管的前提下，使相应措施在现场得到充分落实，确保了首个大采高工作面的安全顺利回撤，为今后工作面的回撤提供了有效的参考依据和实施措施。