综采工作面CO综合治理技术应用

2015-11-12裴春利

山西焦煤科技 2015年6期

裴春利

(大同煤矿集团忻州窑矿，山西大同 037021)

1 工作面概况

忻州窑矿8516下工作面开采煤层为东三盘区11－2#～12－1#合并层。煤层平均厚度 7.9 m，采用上下分层式采煤法开采。8516下工作面为下分层开采工作面，东邻8518采空区，南隔20 m煤柱为东二盘区，西邻8514上分层采空区和5514下空巷(掘203 m时漏顶严重导致封闭)，北部为8515和8513采空区，上部为8516上分层采空区，顶煤0.2～1 m.工作面采用“U”型通风系统，工作面配风量为664 m3/min，瓦斯绝对涌出量为3.52 m3/min，煤层属于易自燃煤层，煤层自然发火期为97天。东三盘区11#层8516下防灭火系统图见图1.

图1 东三盘区11#层8516下防灭火系统图

2 8516下工作面CO超限情况及原因分析

2.1 CO超限情况

2009年11月10日，在5516下巷60～100 m漏顶处出现CO气体，浓度为19×10－6，11日检查CO浓度上升到28×10－6，通过对工作面漏顶处进行充填堵漏，浓度下降到7×10－6.工作面推至440 m时遇地质构造，推进速度放慢，经采取堵漏、注氮等措施后，CO浓度仍逐渐上升到100 ×10－6.工作面被迫停产，并启用均压系统进行撤退，封闭采空区。

2.2 CO超限原因分析

1)由于东三盘区11－2#～12－1#层冲击地压频繁，造成5516下巷60～100 m顶煤破碎带与相临8518采空区之间煤柱压裂、2516下190～220 m顶煤破碎带与8516上分层采空区顶板压裂，形成漏风通道，导致8518采空区和8516上分层遗煤及煤柱落煤氧化。

2)工作面遇地质构造，平均日推进3 m.推进速度慢，造成采空区自燃带最大宽带ΔL存在时间变长，古塘遗煤氧化加速。

3 8516下工作面防灭火综合治理措施

3.1 开采期间治理

1)充填堵漏。采用罗克休对2516下巷、5516下巷漏顶处进行充填，消除漏风通道，抑制上分层采空区CO下泄，共计使用罗克休35 t.在5516下巷施工钻孔，向8516上分层及8518采空区灌注粉煤灰，抑制上分层和临近采空区自燃，共注粉煤灰310 t.

2)氯化镁阻化防灭火。在8516下工作面顶板高温点施工钻孔向上分层采空区灌注氯化镁进行阻化防灭火，共灌注氯化镁35 t.

3)采空区注氮。采用井下移动式注氮系统向相邻8518采空区实施注氮，抑制采空区遗煤自燃，共注氮气1 200 000 m3.

东三11#层8516下工作面发现CO气体以来，经过实施多种措施后，CO浓度得到了一定的抑制，但得不到彻底根治。在有CO威胁的情况下，同时克服工作面440～530 m遇褶皱回采困难的情况，采取以上措施将工作面推至560 m，推进长度130 m.2009年12月23日经研究决定工作面停产并采用均压通风进行撤架，组织封闭。

3.2 搬家撤退期间的治理

使用2×75 kW风机构筑均压系统，对8516下工作面实施均压通风。升压后均压风门内外压差为1.176 kPa，风量为320 m3/min，上隅角 CO 气体浓度由升压前的 100×10－6以上下降至3×10－6.后经多次调压，使进、回风压差稳定在392.2 ～490.3 Pa，效果最佳。

3.3 封闭期间及封闭后的治理

制定封闭方案，分别在2516下、5516下停采线处施工两道永久密闭，在2516下巷口、5516下巷口及2516回风绕道施工3道防火密闭。于2010年1月21日开始封闭，利用一周的时间快速将封闭工作完成。封闭后，由于5516下密闭外煤柱压裂、顶板有裂隙，还有CO气体下泄。

3.4 封闭后的治理

1)加强火区的监测预报工作，每天安排防火检查人员对 5516下1#、2#观测管、5516下密闭内、2516下密闭内、东三14#层皮带巷钻孔检查并取样化验分析。

2)继续利用东三14#层皮带巷煤壁钻孔不间断向8518采空区注氮。通过对 5516下1#、2#束管、5516下密闭内、东三14#层皮带巷钻孔、东三11#轨道尾、东三11#回风尾检查并取样化验分析发现一旦注氮停止CO气体呈上升趋势。

3)加强密闭的堵漏工作，东三 11－2#～12－1#层8514、8515、8513、8511、轨道尾、回风尾采空区及煤柱间密闭不同程度的损坏，漏风较大。2010年5月中旬由里向外逐个进行加固修补，尽可能减少漏风。尤其对东三回风尾密闭在原防火密闭外又用砖石进行全断面加固;另外，对轨尾密闭、8516采空区密闭周围巷道和密闭进行全断面喷浆处理，有效抑制了CO气体的外泄。

4)优化东三11－2#～12－1#层东部通风系统，封闭2514下巷以东的轨道、回风巷和工作面采空区，改变采空区密闭内外压力分布。东三11－2#～12－1#层2514下巷以东的轨道巷、回风巷两道防火密闭于2010年5月29日施工完成。

5)东三盘区11－2#～12－1#层8516、8518采空区，对应地面位置发现多条裂缝，裂缝宽0.2～0.5 m，累计长200 m，组织人员进行充填。

6)地面实施黄泥灌浆，彻底根治东三305盘区火区。设计分别在8516、8518、8520采空区由地面打3个钻孔向采空区实施灌浆，目前，已陆续对8516、8518、8520采空区灌注黄泥浆约100 000 m3.

4 治理效果

东三11－2#～12－1#层8516下工作面自然发火初期恰逢工作面遇地垒，推进速度慢，给防火工作造成困难。考虑到提前撤架搬家队组无接替面，先后采取顶板充填裂隙堵漏、上分层采空区喷洒氯化镁、注氮气抑制氧化、相邻工作面煤柱灌注粉煤灰堵漏、巷道外部喷浆堵漏以及工作面实施均压通风等措施，经过80多天的综合治理，工作面多推进130 m并安全撤架。为顺利过地垒创造了有利条件，同时保障了生产的正常接替。

另外，8516下工作面的后期封闭;相邻密闭的加固堵漏;盘区东部通风系统优化;8516、8518采空区对应地面位置多条裂缝充填;地面黄泥灌浆等措施的实施彻底消除了东三11－2#～12－1#层东部火区隐患，尤其地面黄泥灌浆效果尤为明显。5月20日实施灌浆后，5月 26日开始东三 11#层 5516下1#、2#束管、5516下密闭内、东三11#回风尾取样化验，CO气体浓度为0，防灭火措施效果显著。