综放工作面停采撤架期间的防灭火技术研究

侯树宏

(国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 羊场湾煤矿， 宁夏 银川 750000)

随着煤炭开采量不断增加、煤矿安全相关技术不断升级，综放工作面防灭火技术得到了完善和发展。在传统注水、注惰气的基础上[1]，高分子胶体、三相泡沫等一些新兴的防灭火技术在煤矿中得到了广泛运用[2]。其中，高分子胶体在煤矿防灭火中有比较好的效果，在应用中能够起到封堵裂缝、包裹煤块的作用，在局部防火时有明显的优势。但在发展新的防灭火技术时，传统的技术也不容忽视，注水技术虽易造成高温蒸汽的二次事故，但是在高温水位火灾具有不可比拟的优势。因此，本文在研究羊场湾煤矿防灭火技术时，采用局部正压通风、黄泥注浆、工作面打钻注高分子胶体的综合防灭火技术来确保撤架期间工作面的安全[2-5]。

1 一氧化碳浓度超限原因分析及防治措施

羊场湾煤矿S205 工作面走向长为2092 m，工作面倾向宽为152 m，2号煤层厚度为2.70 m～3.85 m，平均厚度为3.40 m，平均煤层倾角为4°。地面标高为1135 m～1250 m，工作面标高为721 m～800 m。

羊场湾煤矿 S205 工作面井下位于南六采区，北为760东一总回风巷、皮带巷、轨道巷，南邻矿界，东邻 S206 工作面，其它为未采区。采煤方法为综合机械化采煤。

1.1 原因分析

一氧化碳浓度超限的原因主要有以下几个方面。

（1）在采空区内有比较多的可燃物。在工作面采空区遗留有很多的散煤块和遗落的木料。

（2）在角落处有漏风。因为有煤柱，在角落处不可避免地存在漏风三角区域，从而导致漏风大，使得其影响的范围也比较大[6]。

（3）断层处堆积不密。工作面停采时，所在的倾斜角相对来说比较大。如果此处的矸石粒度大，会使得堆积不密，这会导致注浆时效果明显变差，并大量漏风，引起采空区的可燃物在接触大量空气之后发热，从而使一氧化碳浓度的限度严重超标，存在极大的安全隐患。

1.2 措施研究

在充分考虑工作的实际情况、现有的防灭火技术条件以及防灭火的原则，制定的羊场湾煤矿S205工作面的防灭火措施为：采用局部通风的方式，将采空区上面和下面的角落都加以密封。在此基础上，利用预埋管对进回风巷注浆。通过在支架打孔的方式，注入一定量的高分子胶体，并消除高温点；以高温钻孔的方式，给采空区注浆对重点需要注意的区域消除高温，从而达到综合治理综放工作面的目的。

2 防灭火技术具体措施

2.1 强化监测

（1）组织专人对工作面中的各个角落进行气体监测，定时、定点形成监测记录（其中，时间要保证覆盖每天的工作时间段，每隔 10个支架要设置一个监测点）。在此基础上，做好工作面不同角落的气体采集工作，利用色谱仪来分析气体成分，尤其是一氧化碳的含量，并形成相对应的不同时间段气体的变化图样，为管理层的合理决策提供可靠的基础。

（2）明确责任人，对工作面重点区域，尤其是架后、钻孔中的温度等进行监测。投入专用经费，配置红外测温仪器，提高测量精度，并绘制温度监测曲线。

（3）完善工作面的监控监测系统建设，保证能够对工作面风流、一氧化碳浓度以及甲烷的含量做到实时监测，确保工作面在撤架期间能够安全地进行工作。

2.2 加强综合治理工作

（1）通风。保证正压通风是综合治理的关键环节。首先，需要在工作面上砌好2道密封墙，封堵工作面上的运输巷，保证能够在最大程度上减少采空区的漏风。在这两道密封墙中，一道是永久性的，需要在这一道墙上预留相应的后续工作关口：注氮口和注浆管路[1]；另一面是保证厚度为1 m的黄泥密封的快砌墙，其作用是保证严密。

在回风巷外还需要安装一备一用2台通风机，在平巷处也安装一样的风机，以保证给运输巷提供充足的风量。在对通风系统调节时，要使得所在的工作面静压在合理的区间内，防止工作面的甲烷等易燃易爆气体大量进入。

（2）封堵。选用袋装碎煤再加上FSA得到垒砌材料，建一道厚度不小于1 m的密封墙。在墙上预留管口和管路，并且用高分子材料来加以充填，以最大程度减少漏风。在开采工作结束时，需要在回风巷中预埋2趟注浆管路，在运输巷中预埋注氮管路。在工作面撤架过程中，利用回风巷中的注浆管路，采用注浆的方法向采空区中注射黄泥浆和泡沫。注浆过程中，把握好注浆的时间节点和泡沫的浓度。随着工作面工作接近尾声，通过注氮管路向工作面注入适量的氮气，以减少漏风、降低氧气的浓度[1]。

（3）注入高分子胶体。高分子材料的注入工作是在支架前进行的，在羊场湾煤矿 S205工作面实际工作过程中，在工作面上的隅角处，每向下隔5台支架就需向采空区注入高分子胶体，封堵裂缝，防止漏风。同时，对于监测过程中处于异常的位置，要重点加注泡沫灭火剂，防止煤层因氧化发生自燃。工作面钻孔位置及参数见图1。

（4）钻孔注浆。如图 2高位钻孔布置所示，在工作面运输巷中，距离壁面50 m的位置处，需要打4个钻孔，距离运输巷的位置分别为10 m、15 m、20 m、25 m。

图1 工作面支架前钻孔布置及参数

图2 运输巷高位钻孔布置

（5）其他措施。在实际工作中，对于已经把支架撤走的地方，应该随时注入材料。在撤走支架时，在每隔10 m的地方需要打一道用麻袋装的碎煤所组成的墙。在墙体上喷涂艾格劳尼材料，同时需要预埋注浆管。对于已经拆除支架的地方，要及时注入高分子胶体，最大程度防止漏风，以防位于这些区间内煤被氧化。在这些工作结束之后，要用气动注浆泵，将泡沫喷洒到支架背后的煤体上。另外，管理者需要安排专门人员在支架后处理注浆管，泡沫必须连续喷注。在整个工作过程中，确保工作记录完整可追溯。

2.3 应用效果

经过一系列防灭火措施，S205的工作面自燃情况得到了有效解决，一氧化碳的浓度恢复到合理的区间。回风流中一氧化碳的浓度也降到了安全范围之内，浓度变化情况如图3所示。

图3 回风流一氧化碳浓度变化曲线

3 结论

综放工作面在撤架过程中特别容易造成易燃物自燃，由于自燃的影响因素比较多，在实际工作中，需要根据工作面的实际情况，因地制宜做好预防措施、制定科学合理的防灭火方案，以达到有效防灭火的效果。