蒋家河煤矿ZF1406工作面综合防灭火技术研究

刘小锋

摘 要：蒋家河煤矿ZF1406工作面自然发火期较短，在正常回采期间需采取综合防灭火措施，主要包括：向采空区注氮、黄泥灌浆、灌注三相泡沫及在工作面上下隅角和采空区边缘进行封堵等。针对在尾采和撤架期间存在CO含量超限的情况，又采取了多项针对性的防灭火措施，并且对工作面内CO及温度等进行实时监测。监测结果表明矿方在此期间采取的多项综合防灭火措施较为有效地降低了采空区CO的积蓄，利于采空区防灭火。

关键词：综合防灭火 CO监测 尾采 撤架

中图分类号：TD752.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0009-02

自燃发火在我国煤矿中非常突出，据统计有56%的煤矿存在自燃发火问题[1]，经验证发火期在3个月内的占50%以上[2]，国有重点煤矿和国有地方煤矿中煤炭自燃火灾次数占矿井火灾总次数的94%，可见煤炭自燃发火是煤矿火灾的主要原因。而自燃发火中尤以采空区煤自燃火灾最为突出，约占自燃火灾总次数的60%以上。我国每年因煤炭自燃发火造成的损失在50亿元以上，使上千万吨资源无法开采，仅我国北方煤田累计已烧毁煤炭达42亿吨以上，对我国煤矿的安全高效发展十分不利[3-4]。

蒋家河煤矿ZF1406工作面煤层自燃发火期较短，易自然，在正常回采及停采撤架期间需对煤层自燃发火采取措施，保证煤矿安全生产，该文针对该工作面为防止自燃发火而采取的措施进行了讨论。

1 工作面概况

ZF1406工作面位于4#煤层，工作面埋深约496～524 m，自然发火期为3～5个月。工作面巷道布置为“一进一回”U型布置。工作面采用综合机械化放顶煤采煤法开采，全部垮落法管理顶板，巷道和工作面不留底煤回采。

ZF1406工作面在正常回采距停采线约450 m处时，检测到工作面回风隅角CO超限，最高时超过200 ppm，同时工作面瓦斯抽放管内也检测到CO超限，在工作面近回风隅角端支架后部亦查出了CO超限，所以对工作面及采空区及时采取防灭火措施非常必要。

2 综合防灭火措施

2.1 注氮

ZF1406工作面采用JXZD-600移动式注氮设备，采用Φ133mm管路连接距工作面100 m位置，然后连接两趟3寸白塑料管埋入采空区，两条管口错距30 m，安设阀门，每条塑料管路埋深50 m时将其截开，两条注氮管路交替前移给采空区注氮。采空区每天注氮不少于21 h，注氮量不少于3 485 m?，氮气浓度达到97%以上。

2.2 黄泥灌浆

灌浆管路从运输顺槽埋入采空区，随工作面回采推进，灌浆管路埋入采空区50 m时截开重新埋入。灌浆材料选用黄土，每天向采空区灌浆4 h，泥浆浓度水土比为3∶1。

2.3 灌注三相泡沫

利用ZF1406工作面运输顺槽灌浆管路给工作面采空区灌注三相泡沫。

2.4 端头封堵

每天8点班在工作面上、下隅角压设土袋墙，并用艾格劳尼进行封堵，减少采空区漏风。工作面上隅角及采空区边缘，每10 d必须进行1次全面喷封。

3 监测措施

3.1 CO及温度监测

ZF1406回风顺槽距巷口15 m位置安设一个CO传感器和一个温度传感器，以监测工作面CO和温度变化情况。

3.2 束管监测

（1）束管分别挂设在两顺槽内，运输顺槽挂设两根束管，回风顺槽挂设三根束管。

（2）运输顺槽束管一条终端布置在前刮板机机头位置处，待埋入采空区40 m时截开，重新埋入采空区，保持一深一浅两根束管。

（3）回风顺槽一条束管终端和工作面副角甲烷传感器位置一致，一条埋入采空区40 m时截开，一条埋入采空区60 m时截开，随着工作面推进重新埋入采空区。

4 工作面撤架期间灭火措施

4.1 停采前采空区自燃防治

（1）工作面进回风巷布设束管测点。采空区距停采线进风侧：120 m、70 m、35 m；回风侧：100 m、70 m、50 m、30 m、10 m、0 m（上隅角）预埋束管测点。并采取措施保护，以加强末采和撤架期间工作面采空区浮煤自燃的监测和早期预报。同时，分析和监测上隅角瓦斯抽放系统中CO的浓度和氧气浓度。

束管在铺设过程中应使用2寸钢管作为保护套管，为了便于区分不同的测点，应使用不同颜色或编号的束管，直径8 mm，束管端头应使用过滤式探头。每根束管负责一个测点的气样，为了防止采空区积水堵塞束管，每个探头抬高1.5 m以上。同时在探头外用留有孔的铁箱罩住，以防挤压，具体见图1和图2。

（2）采空区注氮。采空区进风侧距停采线50 m，25 m预埋注氮管。

（3）采空区灌浆。采空区回风侧距停采线60 m，40 m，20 m预埋注浆管，并采取措施保护管路。进风巷距停采线30 m预埋注浆管。

（4）采空区进风侧距停采线70 m，40 m，15 m分别注MCJ12高分子胶体，形成一道沿走向3～5 m，倾向10～15 m，高约3 m的隔离墙，如图3所示。每道胶体墙用胶量为50～150 m3左右，共用胶量为150～450 m?。

（5）采空区回风侧距停采线50 m，30 m，10 m采用沙袋或粉煤灰袋形成2～3 m的隔离墙，并在墙内注高分子胶体，形成一道沿走向3～5 m，倾向10～15 m，高约3 m的隔离墙，如图3。每道胶体墙用胶量为50～150 m?左右，共用胶量为150～450 m?。

在采取以上措施期间采空区内3.5 m的CO含量的每日统计情况见图4。从图4中可以发现从11月30日至12月15日间CO含量较低，日增加量较小，但从12月16日起日增加量明显增加，直至19日达到峰值260 ppm，后逐渐减小。在1月17日又出现一次峰值后CO量才持续减少至最小值点，1月27日8点班测得的含量为20 ppm。说明此期间采取的综合防灭火措施有效地减少了采空区CO的积蓄，利于采空区防灭火。

4.2 工作面停采撤架防火

（1）工作面停采撤架期间，在确保瓦斯不超限的情况下，尽量减小工作面配风量。

（2）停采前架后用风筒布包裹，减少采空区漏风氧化。

（3）停采时正负巷隅角和架后漏风点用泡沫材料进行喷涂封堵，减少采空区漏风。

（4）工作面停采时，除做好相关的防火工作，还需沿工作面每隔20 m向支架后部施工钻孔，压注高分子胶体，建立胶体隔离墙，对工作面架后遗煤进行处理，防止撤架期间发生氧化自燃。

建立倾向10～15 m，高约3 m，走向5～8 m的胶体隔离墙，每道胶体墙用胶量为100 m?左右，上、下端头各增加两个钻孔，间距5～8 m，总钻孔数约12个，共用胶量约1 200 m3。

5 结语

（1）对ZF1406工作面在正常回采期间，通过布置管路向采空区内注氮、黄泥灌浆、灌注三相泡沫及在上、下隅角进行封堵等多个措施进行防灭火处理。

（2）工作面内进行了CO、温度和束管监测。在ZF1406回风顺槽内安设CO传感器和温度传感器，以监测工作面CO和温度变化情况。在运输顺槽挂设两根束管，回风顺槽挂设3根束管。

（3）工作面撤架期间进行了埋设束管、注氮、灌浆、泡沫封堵等多个防自燃措施。

（4）对CO的观测结果表明，在撤架和尾采期间采取的综合防灭火措施较有效地减少了采空区CO的积蓄，利于采空区防灭火。

参考文献

[1] 余明高.我国煤矿防灭火技术的最新发展及应用[J].矿业安全与环保，2000（1）：25-27，61.

[2] 国家安全生产监督管理总局.国有煤矿安全生产状况调查与预测研究[R].北京：中国煤炭工业发展研究咨询中心，2004.

[3] 张盛祥.煤矿煤层自然发火原因分析及防治措施[J].科技创新与应用，2015（7）：79.

[4] 管海晏，冯·亨特仑，谭永杰，等.中国北方煤田自燃环境调查与研究[M].北京：煤炭工业出版社，1998.