“三位一体”煤自然防治技术的应用

摘 要：建了均压—无机固化泡沫联动堵漏联动控风、阻化泡沫凝胶大面积阻化与覆盖煤体、氮气目标惰化易自燃区域的“三位一体”煤自燃防治技术体系，该技术体系在枣庄矿业集团新安煤矿3402工作面进行了应用。

关键词：地温；空气湿度；煤自燃；采空区

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.066

0 前言

目前枣庄矿区开采深度较深，具有通风距离长、地温高、空气湿度大的复杂开采条件，也就导致煤层自然发火严重。自2001年至今的16年开采过程中，发生了49起煤自燃事故，对矿井的安全生产有着严重的威胁，并造成了重大的损失。

为此，本文针对枣庄矿区复杂易自燃的开采条件，在充分总结以往防灭火经验和成功的基础上，构建了均压—无机固化泡沫联动堵漏联动控风、阻化泡沫凝胶大面积阻化与覆盖煤体、氮气目标惰化易自燃区域的“三位一体”煤自燃防治技术体系。

1 工作面概况

3402综放工作面位于34采区南翼，随着综放面的推进，由于采动影响造成隔离小煤柱应力集中，导致了3402与3406综放面之间的隔离小煤柱被压酥，采空区局部连为一体，产生了漏风裂隙，形成大面积漏风通道。在3402工作面推进的过程中，上隅角一直有CO的存在，最高时达到712ppm，对工作面的安全生产有着严重的威胁。

2 “三位一体”防灭火技术现场应用

2.1 均压—堵漏联动控风防灭火技术应用

2.1.1 构筑调压气室

3402工作面于2016年10月停采，停采后，在材料道和运输道分别构筑了密闭墙。但根据压能测定，进回风密闭之间最大压差为150Pa。

在采区进回风的风压差的影响下，向采空区特别是向停采线部位的漏风比较大。为了消除这样漏风，因此采用构筑调压气室[1]进行均压治理。采取上述措施后，使进风和回风道密闭墙基本上处于同一风压状况下，消除了密闭墙两侧的风压差。

2.1.2 无机固化泡沫堵漏隔氧

通过无机固化泡沫材料[2]对3402邻近煤柱裂隙及回风隅角漏风裂隙进行灌注，封堵裂隙、隔绝氧气，防止3402综放面采空区遗煤发生自燃。无机固化泡沫原材料为：硅酸盐水泥，粉煤灰、自制的发泡剂。

2.2 阻化泡沫凝膠防灭火材料现场应用

阻化泡沫凝胶[3]在防治一般性采空区煤炭自燃以及高冒区防灭火上效果非常显著，并在新安煤矿成功地进行实施，减少了矿井火灾事故的次数，为矿井的安全生产提供了保障。

2.3 目标注氮防灭火技术现场应用

为防治回撤期间架后采空区遗煤自燃，采用氮气对目标区域进行惰化[4]。具体实施方案如下。（1）快速铺设注氮管路，进风道、回风道各铺设一条主管路。（2）以16号架、17号架为中心，将工作面分为五个区间，每两个区间相隔5m，由底向上45°打5个钻孔，插入5根φ50mm，长6m钢管，钢管分别与两道的注氮主管路连接。（3）开启注氮机，保持注氮机正常连续运转，向架后空间连续大流量注氮（不低于2000m3/h）。

3 “三位一体”防灭火技术现场应用效果

对3402工作面应用均压—无机固化泡沫联动堵漏联动控风、阻化泡沫凝胶大面积阻化与覆盖煤体、氮气目标惰化易自燃区域的“三位一体”煤自燃防治技术体系后，观测回风隅角处的CO浓度及架后空间的氮气浓度，数据结果如图1所示。

从图中可以看出，实施 “三位一体”防灭火技术后，回风隅角CO浓度由605ppm下降到16ppm，架后空间的氮气浓度达到90%以上，说明高温火区已经控制，取得了显著的效果。

4 结论

在枣庄矿业集团新安煤矿应用均压—无机固化泡沫联动堵漏联动控风、阻化泡沫凝胶大面积阻化与覆盖煤体、氮气目标惰化易自燃区域的“三位一体”防灭火技术，回风隅角CO浓度由605ppm下降到16ppm，架后空间的氮气浓度达到90%以上，说明高温火区已经控制，取得了显著的效果。

参考文献：

[1]毕强.高瓦斯工作面安全封闭火区技术探讨[J].矿业安全与环保， 2014，41（04）：84-88.

[2]鲁义.防治煤炭自燃的无机固化泡沫及特性研究[D].江苏：中国矿业大学，2015.

[3]陆伟.高倍阻化泡沫防治煤自燃[J].煤炭科学技术，2008（10）.

[4]秦波涛，鲁义，殷少举等.近距离煤层综放面瓦斯与煤自燃复合灾害防治技术研究[J].采矿与安全工程学报，2013.

作者简介：王龙（1985-），男，山东枣庄人，本科，工程师，研究方向：矿井通风防灭火。