特厚煤层综放工作面沿空掘巷综合防火技术研究与实践

宋英亮



特厚煤层综放工作面沿空掘巷综合防火技术研究与实践

宋英亮

摘要塔山矿首次在8204工作面实验6 m区段煤柱开采，通过在开采前、中和后期的研究与实践，所制定的地表裂隙充填、巷道喷浆、旁路式注氮、邻近采空区灌注黄泥固结剂、煤柱侧巷道注马丽散等综合防火技术。消除区段煤柱工作面容易受采空区漏风影响所产生的自然发火隐患，保障工作面的安全高效回采，确保工作面生产过程中采空区气体处于稳定状态。

关键词小煤柱开采；特厚煤层；综合注氮；封堵材料

0　引言

针对塔山矿8204工作面首次留设6 m区段煤柱开采，防止采动影响邻近采空区形成漏风通道造成工作面发火隐患，由地面到相邻工作面采空区制定了地表裂隙充填、巷道喷浆、注氮、采空区注黄泥固结剂、巷道注马丽散等创新综合防火技术。消除了区段煤柱工作面因漏风引起自然发火隐患，保障工作面安全回采。

1　工作面概况

塔山矿8204工作面走向长度1 183 m，倾向长151.5 m。该工作面处于二盘区8202工作面与8206工作面之间，其中5204巷是8204工作面的回风顺槽，巷道全长1183.6 m，与8206工作面采空区相邻，留设煤柱仅为6 m，如图1所示。煤层自然发火期为68 d，为自燃煤层。

图1　8204工作面布置平面

2　分析自然隐患

8204工作面平均煤厚17.52 m，最厚29.21 m，在特厚煤层综采放顶煤开采工艺采场矿山压力作用，仅留有6 m区段煤柱，易造成8206采空区向8204工作面渗漏气体或采空区形成漏风，从而容易造成发火隐患。

3　预防性自然隐患消除

8204工作面开采前，对8206工作面采空区实施气体取样分析、地面和井下漏风通道普查和充填，在重点区域增设监测监控系统和相关传感器，避免采空区自然发火。

3.1消除漏风通道

对地面裂缝实施充填，包括8206、8208工作面采空区对应地表，对5204巷进行全断面喷浆，通过封堵漏风通道，杜绝8206采空区有害气体向8204面泄出。

3.2增加监测监控设备

为消除自然发火隐患，在5204巷布置2组传感器，每组设置3个传感器，每掘进500 m增设1组（见表1）。

表1　5204掘进期间传感器布置

4　采空区注氮防灭火

向8206采空区注氮［2］既可以惰化采空区，遏制采空区的自然发火也可以利用氮气气压平衡8206采空区与5204巷气压的压差，消除8206采空区与5204巷的气体流动。利用8206采空区现有注氮系统即5206巷与5204巷两套注氮系统同时实施注氮。

4.15206巷采空区注氮

从5206巷措施孔实施注氮，利用5206巷现有注氮管路实施不间断注氮作业。同时定期根据8206采空区与5204巷之间压差，调控5206巷注氮系统的注氮压力和注氮量，注氮系统如图2所示。

图2　注氮系统示意

4.25204巷采空区注氮

在5204巷铺设一趟注氮管路，定期观测采空区，进行取样化验分析数据［3］，发现8204采空区气体出现超标，则开启5204巷注氮系统。同时当8206采空区气体超标，则利用5204巷注氮系统通过钻孔针对8206采空区特定异常区域实施注氮，总计平均注氮流量4 000 m3/h。

5　邻近采空区充填黄泥固结剂

邻近的8206采空区注浆［4］方案共布置87组注浆孔，每组2个钻孔，每组包括1个高位和1个低位注浆孔实施灌注工作，分5组独立施工。

5.1钻孔布置

钻孔布置在5204巷靠8206采空区侧，1阶段钻孔布置在5204巷631 m～671 m之间，共5组，每组间距10 m，具体布置情况见表2、图3所示。

表2　8206采空区注浆孔参数

图3　钻孔剖面

5.2注浆效果检测

每个钻孔注浆期间对注浆量进行统计、记录，总计施工19组共38个钻孔，总计注浆量达4 400 m3，注浆后在巷道底部施工观察孔进行探测，查看浆液充填效果，并分析采空区束管数据，分析注浆前、注浆期间、注浆后采空区气体变化情况。注浆效果见图4所示。

图4　8206采空区注浆效果示意

6　结语

8204面综合考虑防火和瓦斯治理［5］的需要，尤其在防火方面综合使用注浆、注氮、注马丽散和灌注黄泥固结剂［6］，并结合对地面裂缝堵漏工程，从地面至井下的立体层面防止了发火隐患，保障了工作面的安全回采，共计采出煤量305万t。从使用效果看，巷道、采空区气体情况稳定，自然发火隐患得到了根本性的抑制。

参考文献

［1］王家臣.厚煤层开采理论与技术［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

［2］赵明星，吕世宏，刘毕.综放工作面多目标注氮防灭火［J］.煤矿开采，2001，46（2）：72-75.

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［4］刘英学，邬培菊.黄泥灌浆防止采空区遗煤自燃的机理分析与应用［J］.中国安全科学学报，1997，7（2）：36-39.

［5］刘振岭，姚飞，王学洋.综合防灭火措施在高瓦斯易自燃综放工作面的实践［J］.煤矿安全，2009，415：30-32.

［6］闫少宏，刘全明，张华兴等.浅埋薄基岩含水层下巷柱式放顶煤充填开采技术［J］.煤炭科学技术，2008（1）：123-141.

Study and Practice of Comprehensive Fire Protection Technology for Gob-side Entry Retaining in Fully Mechanized Working Face of Thick Coal Seam

Song Yingliang

Abstract：The 6 m coal pillar mining is tested for the first time in the 8204 working face of Tashan Mine，by research and practice in the early，middle and late mining，the comprehensive fire protection technology of ground fissure filling，roadway shotcrete，bypass nitrogen injection，adjacent goaf grouting yellow mud solidifying agent and marithan injection to roadway next to coal pillar is made. The hidden trouble of spontaneous combustion because of the working face of the section coal pillar easily affected by the goaf air leakage is eliminated，the safety and high efficiency stoping of the working face is ensured，the gas stability of the goaf is ensured in the production process of the working face.

Key words：mining small pillar；thick coal seam；integrated nitrogen injection；plugging material

中图分类号TD75+3

文献标识码B

文章编号1000-4866（2016）03-0009-03

作者简介

宋英亮，男，1965年出生，毕业于山西矿业学院，大同煤矿集团公司通风处副处长，工程师。

收稿日期：2016-05-02