深井易自燃煤层超长工作面收作期间综合防灭火技术应用

柳俊

摘 要：口孜东矿111303工作面为首采工作面，工作面所属13-1煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，最短发火期为36天。111303工作面在回采过程中受断层、地压影响，工作面收作进度慢导致工作面出现较为严重的自然发火隐患。针对此情况，口孜东矿综合运用多种防灭火措施，有效抑制采空区内遗煤氧化，确保工作面安全收作，为工作面防灭火工作提供了宝贵经验。

关键词：超长工作面;工作面收作;综合防灭火技术

中图分类号：TD752.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0144-02

1 工作面基本情况

口孜东矿一水平为-967m，111303工作面为该水平布置的首采工作面，沿煤层走向方向布置，采取后退式开采方案。该工作面回采的13-1煤层平均含1层夹矸，主要为炭质泥岩及泥岩，结构复杂;面内煤层厚度0.20～5.03m，平均厚度约为4.35m，煤层倾角8°～15°，平均倾角约为11°。属稳定可采煤层。工作面老顶为细砂岩，厚度2.2m-5.4m，平均厚度3.3m，灰白色，成分以石英长石为主，局部较松软;直接顶为泥岩，岩层厚度0.3m—2.7m，平均厚度1.2m，灰色，块状，平坦断口，滑面发育，见植物化石碎片;底板主要由泥岩、砂质泥岩和炭质泥岩组成，厚度3.2m—5.6m，平均厚度4.4m。

工作面轨道顺槽长度约1978m，胶带机顺槽长度为1970m，工作面斜长约324m（布置综采支架184架），采用走向长壁回采法，综合机械化采煤法，一次性采全高。矿井13-1煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，最短发火期为36天。

111303工作面受地质条件影响，工作面收作时间长，停采至工作面封闭结束历时155天，工作面收作期间存在较大采空区自然发火隐患。

2 工作面收作期间采取的综合防灭火措施

2.1 调整工作面通风系统

工作面收作期间，对111303工作面实行均压措施，将工作面风量从2360m3/min调节至1200m3/min，并在支架拆除前将工作面由上行通风改为下行通风。

2.2 调整工作面高抽巷瓦斯抽采负压

收作期间高抽巷瓦斯抽采既要从防火角度考虑，减少采空区漏风量，为工作面防灭火创造条件，同时也要考虑采空区内瓦斯的积聚问题，防止瓦斯积聚。由此，111303综采工作面高抽巷抽采负压要逐步调整，并要密切观察高抽巷内、上隅角附近及工作面回风流中瓦斯浓度变化情况，将高抽巷抽采负压控制在5～10KPa范围，抽采量亦逐渐降低。

2.3 工作面防火检查措施

111303工作面在铺网及回撤期间，每天安排人员对工作面回风流、回风隅角、综采支架架间、高抽巷瓦斯管路内等地点的CO进行全面普查，并挂牌管理。

2.3.1 工作面回风隅角CO检测

回风隅角内CO检测方法为预先埋设CO检测捣管，检测捣管使用6分镀锌铁管（前端为200mm花管），预先埋入回风隅角内2000mm以上，末端采用取样变头闷上，使用检定器、胶皮管、CO鉴定管抽气检测，并用取样球胆取样至地面进行色谱分析。

2.3.2 工作面架间CO检测

工作面平均按5架一个测点布置，其中奇数测点预埋检测管长度为16m，偶数测点预埋检测管长度为8m，检测捣管使用6分镀锌铁管（前端为1000mm花管），利用人工检测CO，当孔内CO变化异常（达到日常观测数据的1.5倍或达到50ppm）时进行取样分析。

2.4 灌浆防灭火措施

（1）工作面回采至铺网线40m时，每天灌浆一次，每次灌浆量不少于200m3，工作面回采至铺网线25m时，每天灌浆3次，每次灌浆量不少于200m3（灌浆期间可适量添加三相发泡剂）。111303工作面收作期间累计灌浆达45000m3。（2）工作面回采至铺网线40m时，工作面增加布置一路灌浆管路，与原灌浆管路合茬并实现采空区交替式灌浆，第一路灌浆管路灌浆点落在工作面铺网前40m，第二路灌浆管路灌浆点落在工作面停采线前前20m。

2.5 注氮防灭火措施

工作面注氮管路第一路在工作面铺网前35m开始预埋，第二路在工作面铺网前20m开始预埋，采用交替式布置，11303工作面收作期間累计注氮达1720000m3。

2.6 注液态二氧化碳防灭火措施

（1）液态CO2在工作面停采线向东80开始灌注，每次注液态CO2，不少于14m3。（2）注液态CO2管路布置。根据工作面长度按3个区域进行预埋，每处预埋2根Φ51mm高压软管，三路管路分别布置在工作面回风隅角、60#-65#架及120#-125#架，在工作面停采线向东35m和50m分两路管路预埋。（3）根据罐车装载能力，111303工作面每循环灌注量应保证在14m3。工作面按3路管路布置，每路注液态CO2不低于4m3，剩余2m3可根据工作面采空区氧化情况随时调整灌注，111303工作面收作期间灌注液态CO2合计340m3。

2.7 喷注充填材料堵漏措施

（1）对工作面进风、回风隅角及上下端头各60m范围架间、架顶漏风点，采用喷注充填材料进行堵漏，减少向采空区漏风。（2）对工作面上隅角接顶区域进行高密度喷注，并对工作面160-184#架前沿进行堵漏喷注，确保工作面上隅角接顶区不漏风，截止收作结束，累计喷注充填材料30720kg。

2.8 打钻定点注浆防灭火措施

在111303工作面轨道顺槽施工钻场向灌浆盲区（回风隅角至160#架）施工7个防灭火灌浆钻孔进入采空区15-20m，高于架顶5m的钻孔下设聚乙烯双抗管并采用“两堵一注”封孔工艺封孔，封孔48h后利用钻孔向该区域灌浆，钻孔设计布置如图1所示。

3 项目的使用效果

111303工作面为矿井首个收作工作面，受工作面地质条件限制，采空区内遗煤多，且13-1煤层最短发火期仅36天，致使工作面自燃发火隐患大。采用了综合防灭火技术方案后，通过CO传感器监测数值、人工捣孔、取样进行色谱分析等各种手段观测有关气体数据，可以看出工作面CO总体呈下降趋势，表明111303工作面收作期间采取综合防灭火措施得力，效果明显，图2截取的是工作面179#架间CO变化曲线图。

4 深井高地压超长工作面收作期间防灭火工作总结

4.1 高地压超长综采工作面防灭火工作的困难性

高地压超长综采工作面（工作面斜长达324m，布置184架综采液压支架）受地压影响较大，工作面刷扩期间顶板条件差，给刷扩进度带来一定影响，且工作面支架回撤打运路线长，打运路线维护困难，导致工作面支架回撤速度慢，工作面收作时间长，由于13-1煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，属容易自燃煤层，最短发火期为36天，造成111303工作面收作期间防灭火工作困难。

4.2 高地压超长综采工作面防灭火措施实施的及时行及针对性

根据以上情况，口孜东矿及时采取各类针对性防火措施，充分利用液态二氧化碳防灭火装置进行井下重点区域防灭火，另在工作面收作期间每日收集采空区内CO变化情况并绘制出曲线以供研究，通过采取人工检测、取样色谱分析等方法找出采空区内存在的高温隐患点并及时采取注氮、注液态二氧化碳、定点注浆等措施将隐患及时消除。