综放工作面瓦斯与自然发火综合治理技术

2019-07-30孟伟峰赵厚春

山东煤炭科技 2019年7期

孟伟峰秦鹏赵厚春

（山东省天安矿业集团业有限公司，山东曲阜 273155）

1 概述

星村煤矿3311工作面面长150m，是该矿第一个超长工作面。工作面采用两条巷道（轨道顺槽和运输顺槽）布置，其中轨道顺槽作为进风、运料等辅助运输用，运输顺槽作为回风、煤流运输。两顺槽均沿煤层底板掘进，通过运煤巷联络。煤层厚度平均8.3m，工作面采用单一走向长壁后退式采煤法，综合机械化放顶煤回采工艺。双滚筒电牵引采煤机割煤，进刀方式为中部斜切进刀，往返一次进一刀，采高2.6±0.1m，截深0.63m。工作面机采高度定为2.6m，放煤高度平均为5.7m，采放比为1:2.19。该工作面瓦斯含量1.6950～2.0486m3/t。开采的三煤为Ⅱ类自燃煤层，自然发火期短（试验最短24d），煤尘具有强爆炸性，原始地温33℃，工作面瓦斯涌出异常，月推进度在50m左右。邻近的3307里面初采、回采过程中发生自燃隐患，回风流一氧化碳传感器、回风隅角甲烷传感器多次超限报警。经分析，3311工作面存在自然发火重大风险，瓦斯存在较大风险。为有效地预防自然发火和瓦斯事故，针对工作面初采、正常回采、末采等特殊阶段采取不同的措施确保安全生产。

2 防火防瓦斯综合技术

2.1 初采防火防瓦斯治理

初采时不放顶煤，始采线处存在大量遗煤，采用切眼喷雾、注氮置换抑制氧气、两端头遗煤防火处理等手段确保防火防瓦斯安全。

（1）切眼喷雾。工作面溜尾在切眼非采侧顶板沿工作面方向铺设一路不小于Φ25mm的钢管，长度不小于20m，喷头不少于10个，间距1～2m。工作面溜头在切眼非采侧顶板沿工作面方向铺设一路不小于Φ25mm的钢管，长度为10m，喷头不少于10个，喷头间距不大于1m。所有喷头朝向工作面推采方向。回采后将Φ25mm管路与两顺槽水管、注浆管或注胶管连接，喷水或防火剂湿润采空区始采线遗煤。如图1所示。

图1 切眼喷雾布置示意图

（2）其他手段。初采50m采空区注浆尽量达到饱和状态；大流量注氮气抑制氧气置换瓦斯；两端头遗煤防火处理抑制煤炭自燃。

2.2 正常回采期间防火防瓦斯治理

正常回采期间主要是处理两顺槽顶煤及两端头遗煤，保证工作面回采速度，提高回采率，减少采空区遗煤。

（1）顶板防火钻孔。由于冲击地压卸压因素的影响，导致煤体破碎且煤体埋藏深。为有效防止破碎煤体自然发火，利用锚杆钻机等工具在切眼刷帮顶板施工三排钻孔，钻孔位置为距切眼采帮0.5m、2m、3.5m左右的适当位置；割煤机安装位置施工四排钻孔，钻孔位置距切眼采帮0.5m、2m、3.5m、4.5m左右顶板适当位置，靠采帮最近钻孔角度为60～80°，角度朝向采帮方向，深度5m左右或见到岩石顶；其余位置钻孔垂直于顶板施工，深度5m左右见到岩石顶板，孔间距1.5m左右，排间距2m左右，根据切眼顶板破碎情况适当增加钻孔数量，间排可根据现场情况适当调整。

（2）提高煤炭回收率。煤炭回收率不低于89%，做到精采，使用后溜矸石填隙技术，减少采空区遗煤。

2.3 末采及回撤期间防火防瓦斯治理

末采回撤期间工作面停工时间较长，在保证采空区注浆力求达到采空区饱和、注氮控制采空区自然发火风险、置换采空区瓦斯同时，快速组织人员施工支架前、间、后防火钻孔，实施大流量注胶控制自然发火发展，移动注胶系统对重点区域补注。沿后溜敷设一路注浆管（支架回撤后对三角区注浆充填），同时每班安排人员对三角区木料、遗煤喷洒防火剂，控制了三角区自然发火风险。及时缩风、调整通风系统、保证回撤速度等手段有效地预防了末采回撤期间的防火、防瓦斯安全。