瓦斯自燃综放面保护性封闭技术研究

梅勇

摘 要：根据B901综放面保护性封闭的防火要求，进行了火灾信息指标参数监测设计，制定了监测方案，制定了针对B901综放面封闭前和封闭后的预防采空区自然发火的措施。选定了进回风顺槽密闭墙的密闭位置，对密闭墙上的孔口进行了针对性设计。制定了密闭墙外局部通风的方案，完成了综放面的保护性封闭。防止了因工作面长期停采引起采空区自然发火，为工作面后期顺利进行密闭启封提供了可靠数据。

关键词：瓦斯；自燃；综放面；保护性封闭

1 矿井概况

新疆天富煤业有限公司塔西河煤矿采用主、副斜井开拓方式。目前矿井共布置4条井筒，主、副斜井及管道井进风，斜风井回风。井田共划分为四个采区。矿井设计生产能力为120万吨/年。矿井通风方式为中央并列式。B9工作面为二采区，工作面可采走向长度1518m，工作面倾斜长度134m，煤层厚度平均5.8m，煤层倾角24-30°。设计风量1118m3/min。由于在B9进回风顺槽走向长度650m范围内进行抽采达标评判工作，继续施工抽采钻孔和达标检验孔，B901工作面需要长时间进行停采。为了防止在长时间停采情况下，采空区遗煤发生氧化自然，需要对B901工作面进行保护性封闭。

2 火灾信息指标参数监测设计

2.1 气体组分

大量研究表明，煤氧复合反应过程中，先后释放出CO、乙烯、乙炔等气体。同时，氧气、氮气、瓦斯等气体的存在，也会影响煤自燃过程。因此，针对二采区B901综放工作面封闭区域气体指标监测主要包括氧气、氮气、CO、乙烯、乙炔和瓦斯等。为了检测B901综放工作面封闭区域气体，在进回风顺槽内沿底板向采空区各埋设一趟8芯束管，在进回风巷往采空区内部及煤袋墙外5m处各布置一个采样头，束管长度为100m和290m。B901工作面一旦封闭即开始取气分析，束管铺设见图1。

2.2 温度

松散煤体导热性较差，而且直接测量煤体表面温度较难实现，考虑采用间接的方法，通过测量采空区气体温度和反水温度，估计煤体表面温度，从而判断采空区浮煤自燃危险性。在束管采样头中各安装一热电偶，共四个热电偶，热电偶带长线，线长约100m两根，线长约290m两根。采用配套检测设备，直接读数，从而测量采空区气体温度，每天进行统计分析。

3 预防发火措施

3.1 降低B901工作面风量

封闭前采取了以下措施降低B901工作面风量：（1）调节矿井主要通风机风量，降低矿井总风量。9月17日，主要通风机频率有36Hz逐步下调到30Hz，主要通风机的风量由3710m3/min下降到2973m3/min。B901工作面风量由1300m3/min下降到893m3/min。（2）增加与B901工作面并联的B9联络巷风量；（3）在1250运输顺槽口50m处挂设风障。通过采取（2）、（3）措施，B901工作面风量由893m3/min下降到813m3/min。（4）增大+1310水平穿河回风大巷风窗面积。通过采取该措施，B901工作面风量由813m3/min下降到734m3/min。

3.2 采空区堵漏风

在B901工作面上下隅角共构筑三道煤袋墙对采空区进行堵漏风。在B901工作面下隅角构筑2道煤袋墙，其中一道布置在下隅角过渡支架后溜后方，另一道布置在与过渡支架前立柱平齐的位置，一直延伸到下隅角第五道支架处，在B901工作面上隅角处构筑一道煤袋墙。

3.3 封闭前后注氮防火

在+1250m运输顺槽铺设有注氮管路，管路前端深入采空区45m左右的位置，在工作面密闭前连续式注氮。在工作面封闭处理后，进行封闭式大流量连续注氮，加强注氮期间CO等自燃指标气体浓度变化，合理调整注氮量，保持封闭区域内正压，减少外部向密闭内漏风。

4 密闭墙设计

4.1 密闭位置的选择

B901综放工作面目前回采位置：回风侧回采至距离开切眼658m，回采到938m位置，运输顺槽侧回采至距离开切眼654m，回采到905m位置。由于在B9回风顺槽走向长度650m范围内进行抽采达标评判工作，需要继续施工抽采钻孔和达标检验孔。根据B901工作面回风顺槽巷道特点、密闭要求，参照AQ1044-2007《矿井密闭防灭火技术规范》和《采矿工程设计手册》，在B901工作面+1310水平B9回风顺槽660m和680m处各施工一道密闭墙。按照有利于串车设备检修和维护，有利于气体检测和封闭区域的启封，有利于工作面的排水的原则在运输顺槽830m和850m各施工一道密闭墙。

4.2 密闭巷道通风方案

为了保证B9运输顺槽和回风顺槽密闭时和气体检测时的安全和在B9运输顺槽、回风顺槽走向长度650m范围内施工抽采钻孔和达标检验孔的安全，利用局部通风机对密闭墙外侧巷道内进行通风。在+1250m水平穿河运输大巷安装两台2？鄢30kW局部通风机，一台运转、一台备用，利用风筒将风流输送到+1250m运输顺槽830m密闭墙外侧，确保+1250m运输顺槽830m范围内风量不低于360m3/min。在+1310m水平穿河运输大巷安装两台2？鄢30kW局部通风机，一台运转、一台备用，利用风筒将风流输送到+1310m回风顺槽660m密闭墙外侧，确保+1250m运输顺槽660m范围内风量不低于360m3/min。

4.3 密闭顺序

针对主要进回风巷密闭的顺序，分为“先回风后进风”密闭、“先进风后回风”密闭、“进风、回风”同时封闭。针对B901工作面的实际情况，采用“进风、回风”同时封闭的顺序，能够迅速封闭工作面，切断供氧条件，完全封闭前可保持封闭区域一定的通风量，减少瓦斯积聚。施工时，在第一道密闭墙预留有门孔，以保证门孔封堵前的工作面通风，在局部通风机安装好之后立即进行封闭。

4.4 密闭墙设计

在离地板高度为墙高的2/3处设直径不小于25mm的检测口，用于观测压差、气温和取气样；封闭区内高外低处的密闭安装直径50mm以上放水管，并带有水封结构或安装阀门，离底板高度为0.3m，用于观测水温、释放积水；另外在密闭的顶部安装直径不小于100mm的灌浆管，以备灌浆使用。考虑到封闭区域内排瓦斯和采取预防采空区自然发火的处理措施，在密闭墙上合适位置预留足够的孔口，+1250m运输顺槽密闭墙孔口留设。该矿9月23日至28日按照封闭方案对B901综放面进行了保护性封闭。

5 结束语

（1）根据高瓦斯B901综放面保护性封闭的防火要求，进行了火灾信息指标参数监测设计，制定了监测方案。选定了氧气等六种气体指标进行监测，布置了四组带补偿导线的热电偶监测采空区内空气温度；在下隅角埋设一钢管作为反水管路监测出水温度。（2）制定了针对B901综放面封闭前和封闭后的预防采空区自然发火的措施。降低B901工作面风量，B901工作面风量由1300m3/min下降到734m3/min，在B901工作面上下隅角共构筑三道煤袋墙对采空区进行堵漏风。