矿井沿空留巷工作面采空区综合防灭火技术探究

尹 豹

（晋能控股煤业集团泽州天安煤业有限公司，山西晋城048000）

就井下作业而言，影响安全的主要因素就是煤层自燃，按照相关数据得知，目前，我国的所有矿井内，大概有一半左右的回采煤层存在自燃发火。由于要避免自燃发火在所开采煤炭中，不少研究学者开展了防灭火技术方面的研究，存在以下措施，三相泡沫、注氮、注凝胶、阻化剂的喷洒、注水到采空区等。当对矿井进行开采期间，可以使用上面所讲的措施来把煤层发生自燃所带来的影响降低。因为广泛使用了沿空留巷技术，进而缓解了一部分矿井在采掘交替时所产生的紧张状况，可是会在一定程度上增加采空区的漏风强度与漏风率，这样就会使采空区遗煤发生自燃发火的几率增加。所以，在本文内，把晋能控股煤业集团某矿的1506综采工作面当作工程案例，主要研究了防灭火技术在沿空留巷工作面采空区的使用，来保证矿井生产的安全性。

1 简述工程状况

在晋能控股煤业集团某矿井田中，其面积大概在36km2左右，把该矿井的生产能力核定成1.8Mt/a，11号、7号、5号、3号、2号等煤层是需要开采的主要煤层，所使用的开拓手段是平硐、斜井，在现在，生产水平主要是+800m、600m左右。使用到矿井中的通风方式是混合式的。该矿井所开采的区域中，有比较复杂的水文地质，在生产过程中，一般涌水量在356～423m3/h范围中。

在1506综采工作面中，对5号煤层进行开采时，若想对回风巷进行保留，所使用的沿空留巷措施是切顶卸压，并且采面的倾向长度的平均值是186m，其走向长度的平均值是1658m，所使用的通风方式是Y 型的，一般的通风量是1780m3/min。在对5 号煤层进行回采时，其煤层的平均厚度是3.5m，在顶板中最主要的就是粉砂岩与砂质泥岩，该煤层一般的自燃发火周期在96～180d 之间。在采面开采区域中，有比较复杂的地质条件，并且DF21断层影响着该工作面的回采。

2 分析沿空留巷工作面采空区遗煤发生自燃发火的风险

在采空区中的遗煤在发生自燃时要符合遗煤的自燃发火这一倾向；堆积的破碎状态是煤体所表现出来的状态；有较好的供氧状况。在该煤层中，自燃发火的倾向属于Ⅱ类，最短的自燃发火周期是96d；所使用的留巷措施是切顶卸压，Y型的通风方式，在采空区中，漏风强度与区域都比较大，进而有良好的供氧状况供给给遗煤；在对采面进行回采时，由于煤炭回采、地质结构等所带来的影响，就会使不少煤炭遗煤留在采空区中。经过对上面的因素进行分析发现，该工作面中的采空区中的遗煤发生自燃发火的风险比较大，要把所使用的防灭火技术方法给提出来，并且是针对性的，这样就能使回采采面时的环境的安全性更高。

3 综合的防灭火技术

3.1 采空区遗煤自燃发火危险性预测

防火观察点的布置，所布置的位置是靠近1502 采空区，1502 采空区与1506 综采工作面相邻，在测定采空区中的气体成分时，要使用人工检查与按时取样等方式；把防火观察点布置到该1506工作面的留巷侧处、回风的上隅角处、液压支架的架挡处，并且防火观察点在布置到的留巷侧处时，相邻观察点之间的距离是60m，把人工检查与按时取样方式使用到所有观察点中。在发现有导致自燃发火性质的气体存在于采空区中时，就要马上采取针对性措施，来治理其自燃发火。

3.2 漏风封堵技术的工作原理

当未回采采面时，就是注浆固定留巷一侧IDE 煤柱，所布置的注浆钻孔的距离是10m，所选择的注浆浆液是化学浆液，是高分子的、较好封堵成效的。用喷浆来堵漏该工作面的巷道的巷帮、底板与其进风一侧的密闭墙，进而使其漏风量降低。由于持续推进该工作面，就有漏风裂隙出现在采空区和采面的底抽巷中，并且是贯通的，这样就会使采空区的漏风量增加，所以，要把采面底部的底抽巷进行封闭，并且封闭会使用到瓦斯，这样有利于对漏风通道进行隔绝。

对采面的供风量进行优化，当对该工作面进行回采时，要实际测试布置到留巷段处的测风点在风量不同时的采空区的漏风强度、漏风区域，最后结果得知，把工作面的供风量要控制到1500m3/min 左右，而且风巷与机巷的风量的控制对应的风量约为400m3/min、1100m3/min 就可以使通风符合采面正常生产的需要，并且采空区有较为小的漏风。所以，要降低采面的供风量，从1780m3/min下降到1500m3/min。

3.3 灌浆技术在采空区的工作原理

经过由地面的东风井灌浆站来集中灌浆该工作面的采空区。把管路布置到该工作面的风巷中，并且该管路用于集中灌浆，数量是1 趟，把型号是∅50mm 的灌浆管使用到留巷侧，并且采空区中灌浆管布置着灌浆孔，相邻灌浆孔之间的距离是30m，该灌浆孔可以循环对采空区进行灌浆，图1就是其详细的采面灌浆系统布置图。

图1 采面灌浆系统布置图

当最开始开采该工作面时，因为有不少遗煤存在于采空区，若想防灭火遗煤可以使用循环灌浆措施，在最开始开采时，一共使用的灌浆量大概在2.10×104m3左右；在采面一直回采到DF21断层处时，由于断层所产生的影响，就会降低了推进速度、增加了采空区中的遗煤量而且遗煤是不完整的，所以，在这个过程中，要把灌注量增加，且使用黄泥灌浆，黄泥浆灌浆量累计在2.18×104m3左右。

3.4 采空区化学阻燃材料的灌注

按照井下巷道所布置的层位与层位之间的关系且化学阻燃材料的灌注的下降会影响着煤炭的回采，就把瓦斯抽采东翼的3号煤层巷进行钻孔给提出来，该工作面由于钻孔，就会可以把化学阻燃材料灌注到该采空区中。在对钻孔进行布置时，要与采面倾向相同，相邻钻孔之间的距离是300m，所布置的组数是4 组、1 组内存在的灌注钻孔数量是4个。经过把化学阻燃材料中的史达夫材料灌注到采空区中，就会促进隔离形成于采空区中。在该工作面进行回采的过程中一共灌注的史达夫化学阻燃材料大概在62t左右。

3.5 其他防灭火技术

当对该工作面进行回采时，可以把阻化剂喷洒在顶底板、煤壁的遗煤等处；稍微加快采面的推进进程等措施最快速度地把采空区中的所有遗煤送至窒息带中。把密封墙体使用到留巷段中一些有不小漏风的地方，并且使用的材料是高水充填的，使采空区中的漏风量降低。

4 分析现场使用的效果

把测点布置到留巷段处，可以测定采空区中的自燃发火主要的气体成分，把1号测点布置到最开始回采期间，当过DF21断层时，可以对2号测点进行布置，图2就是采空区内CO浓度监测结果图。

图2 采空区内CO浓度监测结果

在图2 中能够发现，CO 在过DF21断层与最开始回采时浓度都进行了控制，一直要小于15×10-6，所使用的防灭火的措施的效果比较好。

5 结束语

（1）在该工作面中，所使用的留巷技术是切顶卸压，该技术可以保留采面的风巷，进而服务于1508工作面的正常生产，与此同时，用Y 型通风方式取代固有U型通风方式。有不少因素会影响5号煤层，并且5号煤层是所开采的煤层，那么就会有自燃发火的风险存在于采区的遗煤中，就会威胁采煤的安全性。

（2）把监测采空区中存在的自燃发火的气体成分的风险给提出来，把综合防灭火方法给提出来，包括化学材料的灌注、灌浆、采空区中的漏风下降等，而且还和采面推进进程加快、采空区中遗煤降低、阻化剂的喷洒等防灭火方法相辅助。在使用到现场之后，把CO在过DF21断层与最开始回采时的浓度进行控制，要一直小于15 × 10-6，在对采面回采时，采空区中CO 浓度的监测几乎为零，综合防灭火技术使用到现场的效果较好。