综合防灭火技术在综采工作面应用研究

陆海涛

（大同煤矿集团燕子山矿，山西 大同 037037）

山西大同矿区忻州窑煤矿煤层开采厚度大，工作面顶板垮落后，容易与相邻工作面采空区、上部煤层采空区贯通，形成工作面漏风通道，工作面在抽出式负压通风的作用下，相邻工作面和上部工作面采空区内的CO等大量有害气体涌进回采工作面，导致工作面CO浓度超限。通过采取注氮、黄泥灌浆、地面裂缝充填、均压通风等一系列防火技术措施，CO气体浓度降为1ppm，防灭火效果显著。

1 工作面地质概况

忻州窑煤矿8516下回采工作面位于东三盘区，所开采煤层为11-2#～12-1#合并煤层，合并煤层的平均厚度为7.8m，采用分层开采方法，8516下回采工作面为其下分层工作面，该工作面西部为8514上工作面采空区，东部为8518工作面采空区，北邻8515工作面采空区，南部为东二盘区保护煤柱，顶部为8516上工作面采空区（工作面示意图为图1所示），8516下工作面采用“U”型负压通风方式，其配风量为660m3/min，工作面的绝对瓦斯涌出量为3.51m3/min，开采煤层为易自燃煤层，煤层自然发火期为97d。

2 工作面CO超限原因

2016年11月11日在8516下回采工作面回风巷65～110m漏顶段首先涌出CO，起初CO的浓度为20ppm，11日八点班时CO浓度已经上升至28ppm，通过对回风巷漏顶段采取一系列堵漏措施，CO的浓度下降到8ppm。工作面回采至450m处时，受区域内地质构造的影响，工作面推进速度较慢，为防止CO浓度超限，采取了注氮、充填等技术措施，但CO浓度仍然上升到110ppm。根据现场实际情况，分析CO超限原因主要有：（1）由于东三盘区冲击地压频繁发生，导致8516下工作面顶煤与临近8518工作面采空区之间的保护煤柱压裂，8516下工作面顶煤与8516上工作面采空区顶板压裂，形成较大的漏风通道，造成临近采空区遗煤氧化加速；（2）由于工作面推进过程中遇到地质构造，推进速度放缓，导致采空区自燃带的最大宽带ΔL存在时间过长，加速采空区留煤氧化。

3 工作面防止CO超限技术

3.1 回采期间治理技术

（1）巷道漏顶处充填

对8516下工作面两巷利用罗克休进行充填，对漏风通道进行封堵，防止采空区CO涌入工作面，回采期间共消耗罗克休34t。在8516下工作面回风巷施工钻孔，向8516上工作面及8518工作面采空区注入粉煤灰，抑制采空区遗煤自燃，期间共向采空区注入粉煤灰315t。

（2）注氯化镁阻化剂

回采期间，在8516下工作面巷道高温顶板区域打设钻孔向8516上工作面采空区注入氯化镁阻化剂防止留煤自燃，期间共注入氯化镁33t。

（3）注氮

回采期间，利用移动注氮系统向邻近的8518工作面采空区注入氮气，抑制8518工作面采空区煤层自燃，期间共注入氮气1.2×106m3。

自2016年11月11日工作面CO超限以来，通过采取一系列技术措施，有效抑制工作面CO浓度，成功将工作面回采至550m。由于期间采空区自然发火问题得不到根治，决定对8516下工作面停产，并采用均压通风技术进行撤架及工作面封闭。

3.2 回撤期间治理技术

在8516下工作面利用两台75kW风机构筑均压通风系统，均压通风技术实施后，均压风门内外压差为110mmH2O，配风量为320m3/min，工作面上隅角CO浓度由均压技术实施前的110ppm左右降低至2ppm，经调试及现场分析，压差为45mmH2O左右时，通风效果最好。

3.3 封闭工作面技术

工作面设备回撤后，在8516上工作面、8518工作面停采线处设两道永久密闭墙，在8516下工作面回风巷口及绕道处设置两道防火密闭门。

4 永久封闭后防灭火治理措施及效果

（1）加强发火区监测力度。每日安排固定人员对8516下工作面密闭门内、8516下工作面观测管、东三盘区14#皮带运输巷钻孔进行巡检，并取样进行化验分析。

（2）注惰性气体。通过对上述几个地点的取样化验分析结果可知，一旦停止向8518下工作面采空区注氮，CO浓度就会迅速上升，因此，密闭期间，在东三盘区14#皮带运输巷施工钻孔向8518下工作面采空区连续注入氮气，防止CO浓度上升。

（3）对密闭设施及时进行维修。受冲击地压影响，东三盘区回风巷、轨道巷、8511、8513、8514、8515、8516及8518工作面采空区密闭设施均受到不同程度的破坏，漏风量大，因此，安排专门的维修队伍从2017年5月开始对上述各个地点的闭门设施进行维修加固，在对老的密闭设施维修的同时，在东三盘区回风巷道尾防火密闭门外，重新利用砖石进行全断面加固，对东三盘区轨道巷道尾、8516工作面采空区巷道及密闭设施进行全断面喷浆加固处理，尽可能降低漏风量及CO气体外泄。

（4）地表裂缝封堵。封闭期间，期间在8516、8518工作面采空区对应的地面位置处发现宽为0.5m左右的地表裂缝10余条，总长度为190m，组织相关人员对裂缝进行封堵。

（5）为彻底消除东三盘区自然发火事故的发生，由8516、8518采空区对应的地面向下打设三个黄泥灌浆钻孔，对采空区进行灌浆处理。

采取取样化验、密闭维修、注氮、黄泥灌浆、地面裂缝充填等一系列防火技术措施，东三盘区的火灾隐患得到消除，通过取样化验结果分析，CO气体浓度为1ppm，防灭火效果显著。

5 结论

针对东三盘区因冲击地压频繁发生及遇到地质构造后， 8516下工作面CO浓度超限的情况，认真分析原因，分别对8516下工作面回采期间、设备回撤期间、封闭期间采取不同的防灭火措施，彻底消除了东三盘区火灾隐患。