孤岛工作面回采期间防灭火技术应用研究

潘宏波

（山西煤炭运销集团锦瑞煤业有限公司，山西 吕梁 033000）

工作面防灭火一直是自燃、易自燃煤层矿井安全工作的重点，也是广大专家学者的研究方向[1-2]。孤岛工作面由于两侧均为采空区，其两侧端头受采动影响剧烈，煤柱易出现大量裂隙，极易与采空区导通，加大了防灭火工作的难度，需对其进行深入研究[3-4]。本文通过井下应用分析孤岛工作面回采期间的防灭火技术措施，总结其应用经验，可为类似情况工作面防灭火提供参考借鉴。

1 工程概况分析

1.1 工作面概况

锦瑞煤矿8208工作面属于孤岛工作面，两顺槽与8206面、8204面采空区之间煤柱均为5m；工作面煤层底板标高+510.6～ +462.2m；工作面开采8号煤，煤层局部含有泥岩、粉砂岩夹矸，厚度0～0.8m，平均0.3m；煤层硬度1～3；煤厚变化幅度较大，厚度在2.7～5.3m之间，平均4.06m；倾斜方向上煤层倾角0～9°，平均3°，总体上北高南低，东高西低；属于自燃煤层。该面回采区域地质构造中等偏复杂，掘进期间实际揭露正断层9条、底鼓3条，三维地震勘探测得处在回采区域内有2条正断层。

1.2 煤层自燃分析

根据8208孤岛工作面情况，其存在的煤层自燃区域如下：

（1）邻近采空区自燃。8208工作面与邻近采空区间煤柱为5m，煤柱易被压裂而产生裂隙向邻近采空区漏风。由于邻近采空区遗煤较多，且已被氧化，其温度可能比较高，如果8208工作面开采过程中煤柱压裂并向老空区漏风，极有可能发生相邻采空区自燃。

（2）煤柱断层带、破碎带和导通采空区的工作面顺槽附近等区域出现自燃。8208工作面顺槽已揭露一些断层，并已切空煤柱，可形成邻近采空区之间的漏风通道，自燃危险性较大。

（3）采空区两道、开切眼和停采线煤体自燃。工作面安装设备初采期间和停采撤架期间开采速度慢，且不放煤，极易出现煤层自燃。

2 孤岛工作面回采期间防灭火技术

2.1 切眼处注复合胶体防火

为了防止相邻采空区的遗煤自燃，通过钻孔向邻近采空区两道压注粉煤灰胶体。

（1）注胶范围

在工作面推过切眼后，强制放下工作面两道顶煤，并向碎煤里压注复合胶体，在工作面两侧形成长宽高分别为15m、10m和8m的胶体隔离带，可以有效防止采空区漏风。如图1所示。

图1 切眼处注胶防火

（2）注胶钻孔布置

注胶钻孔位于工作面切眼前方进风顺槽顶板内，共施工两个注胶钻孔，一个钻孔开孔位置在进风顺槽顶板中部，另一个钻孔开孔位置在进风顺槽外帮1m，两个注胶钻孔孔底均位于切眼中部距底板6m处。在工作面推出切眼后，向工作面采空区注胶。

（3）注胶前的准备工作

注胶前采用碎煤袋封堵工作面两侧端头支架后部悬顶空间，要求接顶，且沿走向充填厚度为2m，以减少胶体泄漏，封堵严实方可进行注胶作业。如图2所示。

图2 采空区两道沙袋充填示意图

（4）注胶量及胶体材料用量

结合8208工作面实际情况，结合本矿以往防灭火工作经验，以及本次注胶范围，综合确定8208孤岛工作面切眼注胶隔离带空隙率为0.5，注胶量为720m3。

2.2 正常生产期间工作面防灭火

在工作面正常回采期间，为防止采空区漏风需采取以下措施：（1）在两侧隅角悬挂风帘；（2）每隔50～60m在工作面两侧隅角建立一个沙袋墙，墙厚为2m，并在其顶部安装灌浆胶管；（3）随着工作面向前推进，两侧隅角顶板垮落与沙袋结合，之后采用胶管进行注胶，最终沿回风顺槽和运输顺槽形成一定数量的胶体隔离段；（4）进风顺槽胶体隔离段沿倾向长8m，沿工作面方向宽6m，高度切顶，回风顺槽沿倾向长6m，沿工作面方向宽6m，高度为3m。如图3所示。

图3 工作面注胶防灭火

2.3 工作面临时停采的防火措施

工作面需临时停采时，为防止采空区自燃需采取以下措施：（1）按照工作面停采安排，提前三天在工作面两侧隅角施工沙袋墙，并注入胶体填充悬顶空间，需保证胶体充实结顶；（2）工作面停采时在进风顺槽顶板向采空区施工钻孔进行注胶，注胶量不小于150m3；（3）工作面停采后减小50%的工作面进风量，并需每班安排专人对工作面气体、风量进行检测，并检查通风系统和通风构筑物的可靠性，如有异常及时汇报处理；（4）如果工作面停采时间较长，需采取注氮防灭火措施，并建立束管检测系统，时刻检测采空区气体。

2.4 工作面停产撤架期间的防灭火

（1）工作面在准备停采时，为防止采空区漏风，在满足工作面防瓦斯、防尘的前提下，应减小工作面进风，并采用沙袋对两侧隅角悬顶空间进行封堵；

（2）工作面停采时，在两侧隅角注复合胶体建立隔离带，隔离带长12m，宽7m，高5m；

（3）工作面停产撤架时，进风量减小到50%，并采取均压措施，减少漏风；

（4）做好应急防灭火准备工作，在撤架之前提前准备注胶作业施工设备；

（5）提高施工组织管理，科学合理安排工作面撤架施工作业，加快撤架施工进度，应在一个半月内完成撤架封闭采空区；

（6）加强监测监控，在撤架施工作业时，必须每班安排专人进行气体、温度监测，如有异常，及时进行注胶防灭火；

（7）工作面完成全部撤架工作后，及时建立防火密闭，需留设注胶管路和束管监测孔。

3 应用效果分析

通过采取以上防灭火技术措施，对工作面回采期间采空区及进回风流中的标志性气体和温度等进行监测，若发现CO超限或温度异常应及时采取注复合胶体等防灭火措施进行处理。有其他自燃标志气体，可据之判断自燃温度较高，立即采取堵漏风、注复合胶体的防灭火措施。由于及时采取各项措施，在整个工作面回采过程中未出现采空区和顺槽发火而导致停产现象，保证了工作面安全开采。

4 结语

（1）通过分析，找出孤岛工作面在开采过程中易出现自燃的区域：工作面邻近采空区自燃；煤柱断层带、破碎带和导通采空区的工作面顺槽附近等区域出现自燃；采空区两道、开切眼和停采线煤体自燃。

（2）提出了工作面开切眼、正常回采期间、邻近停采时以及停采撤架期间的防灭火技术措施，在8208工作面进行了现场应用，对工作面回采期间采空区及进回风流中的标志气体和温度进行监测，可在出现异常时及时采取相应的技术措施。在工作面整个回采过程中未出现采空区发火现象，保证了工作面安全回采。