官地矿28412 工作面采空区综合防灭火技术

李 强

（山西西山煤电有限责任公司官地矿，山西 吕梁 033000）

1 工程背景

官地矿隶属于山西焦煤西山煤电集团公司，位于西山煤田的前山矿区，距太原市西南17.5 km，行政区划分属太原市万柏林区。该矿建于1960 年，井田面积103.4 km2，工业储量11.096 亿t，可采储量7.197 亿t，服务年限102 年，矿井年生产能力700 万t。井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下山西组，共含煤14层，可采煤层有2、3、6、8、9 号煤层5 层，平均总厚为16.5 m。官地矿实行矿、区、队三级管理，设有三个生产采区、一个工程区，另有机电、运输、通风、综安等辅助生产区。全矿有3 个综采队、3 个掘进队、3 个工程队。在册职工6612 人。官地矿采用前进式盘区六层联合布置，分南、北、中三大盘区，从上到下顺序开采。矿井生产水平为+1051 m，+880 m 作为辅助水平，垂直于井田南北走向在+1050 m 水平沿9#煤层底板布置三条运输大巷，南部、中部、北部三条回风大巷沿2 号煤层布置。矿井采用混合式通风，主井、副井、南部井作为进风井，东风井、南风井作为回风井，通风方法为抽出式，工作面采用长壁后退式全部垮落采煤法，综合机械化开采。官地矿28412 工作面位于四采区8#、9#煤层南部，工作面走向长1688 m，倾向宽185 m，采用Y 型通风方式，煤层有自燃倾向性，自然发火期为1～3 个月。

2 沿空留巷侧Y 型通风监测分析

2.1 Y 型通风采空区漏风测定

在28412 工作面一共布置1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#共7 个测风点。机巷布置1#测风点，风巷布置2#测风点，回风巷布置7#测风点，风巷留巷布置3#、4#、5#、6#、7#共4 个 测 风 点，4#、5#、6#、7#测风点固定，1#、2#、3#测风点随工作面推进而调整位置。各测风点监测数据见表1。

表1 测风点监测数据情况

2.2 Y 型通风采空区漏风分布规律分析

从表1 可知，28412 工作面Y 型通风采空区漏风量在370～400 m3/min 之间，28412 风巷外段贯通后，因通风系统调整，漏风量在265～299 m3/min 之间，其中0～130 m 范围内最大漏风量68 m3/min，130～230 m 范围内最大漏风量为195 m3/min，230～330 m 最大漏风量65 m3/min，330 m 以外最大漏风量19 m3/min。留巷侧Y 型通风采空区漏风范围为工作面上出口往留巷方向0～330 m 位置处，最大漏风强度在230～330 m 位置处。

3 Y 型通风采空区防灭火技术应用

3.1 采空区煤自燃危险区域划分

利用自制气体采样系统对Y 型通风采空区气体进行采集和分析，可以得到28412 工作面回采期间采空区遗煤范围相关数据，浮煤厚度h≥0.3 m区域、工作面初采线、F8 断层区域、停采线都为自燃危险区域。

通过分析采空区遗煤范围及自然发火危险区域的划分情况，研究提出了28412Y 型通风工作面采空区采用堵漏风、灌浆、预测预报的综合防灭火技术。

3.2 采空区煤自燃预测预报

（1）邻近采空区。在28412 工作面邻近的28410 工作面、28414 工作面采空区沿空侧布置防火观测点，利用自制气体采样系统定期进行取样分析，如图1 所示。

（2）工作面。进回风隅角、支架架档、留巷侧采空区设置防火观测点，利用自制气体采样系统定期取样分析。

（3）底抽巷。施工防火措施钻孔，利用自制气体采样系统定期取样分析。

图1 防火观测点示意图

3.3 采空区煤自燃堵漏风技术

28412 工作面采空区煤自燃堵漏风技术应用示意图如图2 所示。

图2 28412 工作面采空区堵漏风示意图

（1）沿空侧煤柱进行注浆堵漏。回采前对工作面机巷沿空煤柱每隔10 m 施工一个注浆孔，采取注浆加固堵漏措施封堵漏风通道。

（2）进风侧封闭墙喷注浆堵漏。对邻近28410机巷封闭墙墙面及顶底帮围岩进行喷注浆加固措施封堵漏风通道。

（3）封闭东翼1#抽采巷。东翼1#底抽巷1#联巷之间存在着裂隙，对东翼1#抽采巷进行封闭，隔离漏风通道。

（4）优化工作面通风系统。在不同风量下对采空区漏风强度及范围进行数据监测，从该数据反过来调整工作面风量，确定28412 工作面总风量为1480 m3/min，机巷风量为1080 m3/min，风巷风量为380 m3/min。

3.4 采空区煤自燃灌浆技术

针对28412Y 型通风工作面采空区的特点，设计采用固定式灌浆站进行集中灌浆，其主要工序集中在注浆站完成。28412 风巷留巷侧灌浆管路连接示意图如图3，在28412 风巷预埋灌浆管路（Φ89×4.5 mm）500 m，自切眼开始每30 m 布置一个灌浆孔，灌浆孔外露200 mm，布置完后用闷盖闷死，连接好灌浆软管。当工作面初采推进30 m时，就开始进行预防性灌浆，防止采空区自然发火。

图3 28412 风巷留巷侧灌浆管路连接示意图

28412 工作面初采线区域、F8 断层遗煤区、其他遗煤区灌浆量分别为2.04×104m3、1.17×104m3、1.92×104m3。

3.5 采空区煤自燃灌注化学阻燃材料

在三采区东翼2#抽采巷施工防火措施孔，采用从工作面的上下隅角沿工作面采空区倾向同时布置的方式，16 个×4 组=64 个防火措施孔，通过防火措施孔向采空区灌注史达夫阻燃材料，灌注量共58.4 t，利用史达夫制成的浆液进行选择充填覆盖，在采空区形成隔离条带。

4 效果分析

（1）留巷侧采空区观测点

选择留巷侧采空区1#（开切眼位置）、7#（F8断层）观测点进行应用效果考察。1#、7#观测点CO 变化曲线如图4，1#、7#观测点CO 浓度均在15 ppm 以下，基本稳定在5～10 ppm 之间，工作面开切眼位置和F8 断层两危险区域沿空侧CO 浓度都得到了有效控制，综合防灭火技术应用效果理想。

图4 1#和7#监测孔CO 变化曲线

（2）底抽巷防火观测点

在底抽巷布置8#监测点，CO 浓度变化曲线如图5。从图5 数据可知，8#监测点即F8 断层距离切眼355 m 处位置CO 浓度最大达111 ppm，采用综合防灭火技术后，8#监测点处位置CO 浓度为0，应用效果良好。

图5 8#监测孔CO 变化曲线示意图

5 结 论

以西山煤电集团官地矿28412 无煤柱沿空留巷开采工作面为研究对象，开展了采空区综合防灭火技术的研究应用。对28412 工作面采空区漏风进行测定，分析漏风分布规律，确定留巷侧Y 型通风采空区漏风范围为工作面上出口往留巷方向0～330 m位置处，最大漏风强度在230～330 m 位置处；划分了工作面采空区煤自燃防火危险区，提出了堵漏风、灌浆、“三位一体”预测预报综合防灭火技术并实施，工作面危险区域沿空侧CO 浓度均控制在15 ppm 以下，取得了良好的应用效果。