综合防灭火技术在下分层综放工作面中的应用

陈 昆

(陕西华彬煤业股份有限公司， 陕西 咸阳市 712000)

ZF1801工作面位于401采区东部，西侧为401采区3条下山，南侧为402采区，东为3条斜井。工作面走向长为91 m，倾斜长为1140 m，工作面运输顺槽从127～641 m布置在C1801、C1803、C1805下分层，回风顺槽从161～674 m布置在C1801、C1803、C1805下分层，其余均为全厚煤层。

ZF1801工作面的上分层C1805、C1803和C1801三个高档普采工作面，高档普采工作面间留有40 m煤柱，采高2.3 m，留有2 m厚顶煤，上分层工作面在回采期间均出现一定的发火现象，属于老火区。

工作面开采4#煤层，4#煤层自燃发火倾向性为Ⅱ级，自燃发火期为3～5个月，煤尘具有爆炸性。

1 自燃发火原因分析

(1) 放顶煤工艺回采后残留在采空区的浮煤多，同时工作面回采至上分层工作面下方时，有一定上分层浮煤溜入采空区。

(2) 上分层工作面浮煤在回采时经过氧化，下分层回采时溜入下分层采空区的浮煤二次氧化速度更快。

(3) C1801、C1803、C1805上分层回采时，巷道布置较为复杂，上分层采空区与ZF1801工作面采空区贯通后，漏风路径较多，难以准确预防，可能导致采空区自燃和三带情况变化，导致范围扩大。

(4) 上分层采空区与ZF1801工作面采空区贯通后，上分层采空区形成漏风通道，导致上分层采空区的自燃。

2 综合防灭火

针对可能导致采空区自燃的不利因素，采用了以日常监测为前提，注氮、灌浆为主，高分子胶体、液态CO2等多项措施并举的综合防灭火措施。

2.1 上分层下方回采时防灭火

2.1.1 人工检测及监测监控

在工作面回顺埋设3趟束管，埋深分别为60， 40， 20 m；运顺埋设2趟，埋深分别为40， 20 m。要求束管口必须套上护管，防止堵塞，保证能够正常检测采空区气体。

在工作面上隅角、工作面每20架、ZF1801回顺巷口坡头向下15 m及超前支护段距工作面10 m处各布置一个观测点，每班检测观测点的气体含量。安排专职瓦检员每天对C1801、C1803、C1805三个上分层工作面密闭墙及周边巷道进行检测，观测密闭墙及巷帮有无漏风现象，并检测密闭墙内外气体含量。

在工作面运回、顺分别向上分层打孔，作为气体检测孔，每班检测上分层气体含量。每班对工作面架后遗煤的温度进行严密检测，每10架布一个监测点，每个检测点每班检测不少于3次。

在工作面上隅角、22#架(前后立柱间)、30#架(前后立柱间)、50#架(前后立柱间)及运顺距转载机进料口10 m处、ZF1801回风顺槽距回风斜巷口10～15 m处安设CO传感器,对CO进行实时监测。

2.1.2 黄泥灌浆

在工作面运顺每隔5 m向上分层打灌浆孔，回顺每隔5 m向东，回风联络巷每隔10 m向工作面方向施工灌浆孔(见图1)，向上分层采空区灌浆。

在ZF1801工作面回顺巷口形成一套井下移动灌浆系统，利用回顺钻孔及回风联络巷钻孔向上分层注高浓度泥浆。

随着工作面推进，利用ZF1801运顺第二趟Ф133黄泥灌浆管路向采空区灌浆。同时工作面每推进10 m，向工作面架后埋设一趟灌浆筛管。

图1钻孔布置

2.1.3 注高分子胶体

在ZF1801运、回及回风联络巷各安设一台注胶机并准备胶凝剂，根据灌浆情况通过灌浆钻孔向上分层注入高分子胶体。

2.1.4 注 氮

利用401下山及ZF1809工作面注氮硐室内的两台注氮机，在原有的注氮管路上加设三通，连接上分层施工的钻孔，从钻孔内向上分层进行24 h连续注氮，注氮量1000 m3/h。

2.1.5 注液态CO2

对于检测CO含量较高的上分层钻孔，利用周边的注浆孔，采取直接灌注的方法，利用CO2自身汽化压力沿注浆管路压入ZF1801采空区。

2.1.6 堵漏风

在工作面两端头每推进3 m垒一道土袋墙，墙体厚度大于1 m。每天在正端头切顶柱后挂一道挡风帘，并在1#架至10#架之前挂设挡风帘，严格控制工作面漏风。

2.2 末采及设备回撤期间防灭火

2.2.1 气体检测

(1) 人工检测：除正常回采期间的测点外，每天8点检修班在工作面架前每10架向上分层采空区打孔进行检测。

(2) 束管监测：回风侧距停采线60， 40， 20 m, 运顺距停采线40， 20 m(主要用于倒风后采空区气体检测)各预埋束管测点。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。

2.2.2 采空区处理

(1) 注氮。ZF1801采空区利用DJM-600注氮机及管路进行注氮，工作面距停采线60 m时，在运顺采空区埋设一趟Φ80注氮管，距停采线30 m时，在运顺采空区再埋设一趟Φ80注氮管，保证两趟注氮管出气口分别位于距工作面停采线30， 60 m位置(见图2)。

图2 采空区预埋注氮管布置

(2) 黄泥灌浆。要求在停产前，根据进度在ZF1801运顺距停采处60， 30 m预埋两趟灌浆管路，正常情况每天必须对工作面采空区进行持续5 h左右的灌浆，如果采空区发生异常时，及时利用埋设的灌浆管路对采空区进行连续灌浆。

在工作面架后敷设3趟筛管，距停采线分别为60， 40， 20 m，可通过运顺注氮及灌浆管路向采空区注氮或灌浆。

2.2.3 上分层采空区处理

(1) 利用每天8点检修班在工作面架前每10架向上分层采空区打孔后向上分层注水。

(2) 在工作面运顺每隔5 m向上分层打孔，回顺每隔5 m向东，回风联络巷每隔10 m向工作面方向打孔进行注胶、注浆、注氮等。

2.2.4 封 堵

(1) 回采期间上、下隅角每天垒土袋墙进行封堵，并喷涂艾格劳尼泡沫。停产后工作面上下隅角及工作面架后喷涂艾格劳尼进行封堵。

(2) 工作面停产后，架后采空区边界用风筒布遮挡，并喷涂艾格劳尼泡沫，隔绝采空区，防止向采空区漏风。

2.3 应用效果

(1) 液态二氧化碳对于采空区高温点的迅速降温起到了较好的作用，同时配合连续性注氮，保证上分层采空区内气体惰化效果，降低浮煤一直氧化升温的危险性。

(2) 灌浆及监测钻孔的施工，一方面对分析高温点及自燃原因提供了早期的坚实数据基础；另一方面为后期采取灌浆注胶等措施提供有效途径。

(3) 高分子胶体有效填补了黄泥浆对于上分层填充灭火的不足，由于黄泥浆浓度不是太大，在下分层回采时，上分层的泥浆不能有效地留在上面起到隔绝空气、冷却降温、堵煤层裂隙的目的，但高分子胶体在一定程度上可以弥补这方面的不足。

(4) 采取综合防灭火措施后，采空区CO由600 ppm降到40 ppm，上隅角CO含量降至20 ppm以下，并一直维持到工作面回采结束。

3 结 论

在采煤工作面的防灭火管理工作中,首先要做好自燃发火的预测预报工作。了解周边巷道布置及其周边早期火区情况，判断可能发生火灾地点及情况，制定早期预防措施，加强日常的检测。及时发现，立即处理火情。合理制定工作面月推进进度，减少采空区自燃带存在时间。工作面发现自燃征兆后，立即分析原因，采用多项防灭火措施，将隐患消灭在萌芽状态。