孤岛煤柱易自燃煤层综放工作面过老巷防灭火技术

技术与市场技术应用２０１８年第２５卷第７期

孤岛煤柱易自燃煤层综放工作面

过老巷防灭火技术

孙天春ꎬ罗先锋ꎬ廖少波ꎬ赵㊀方

(河南大有能源股份有限公司杨村煤矿ꎬ河南义马４７２４３１)

摘㊀要:义煤集团杨村煤矿面临资源枯竭ꎬ迫切需对煤柱进行回收ꎬ孤岛煤柱３００１综放工作面煤层易自燃ꎬ周边老巷错综复杂ꎬ且上巷存在小窑未知巷道ꎬ受回采期间动压对四周老巷影响ꎬ裂隙增多ꎬ漏风通道复杂ꎬ难以对过巷及周边老巷防火进行管控ꎮ针对该面回采期间现场研究分析ꎬ制定了针对性强㊁经济合理的综合防灭火技术方案和措施ꎬ保障了工作面安全生产ꎮ

关键词:易自然煤层ꎻ孤岛煤柱ꎻ过老巷ꎻ周边老巷ꎻ防灭火

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００６－８５５４.２０１８.０７.０２８

0㊀引言

杨村煤矿位于河南省渑池县境内ꎬ为义马矿区最西部矿井ꎬ东西走向长约３ｋｍꎬ南北倾斜长约１.７ｋｍꎬ井田面积５.１

ｋｍ２ꎮ杨村煤矿始建于１９７０年６月ꎬ投产于１９７５年１０月１日ꎬ设计生产能力６０万ｔ/ａꎬ环节改造后产量达１２０万ｔ/ａꎮ２０１６年瓦斯等级鉴定为瓦斯矿井ꎻ煤层有自燃倾向性ꎬ为一级自燃发火矿井ꎬ鉴定自燃发火期为３０ｄꎬ最低为７ｄꎻ煤尘有爆炸危险性ꎬ煤尘爆炸指数为４０.３％ꎮ1㊀工作面概况

３００１综放工作面地表相应位置位于杨村村东３５ｍ处ꎬ地表大部分为耕地ꎬ无居民建筑物ꎬ地表北高南低ꎻ矿区铁路运煤专线从工作面上方穿过ꎮ该工作面位于井底车场东翼ꎬ工作面开采水平为＋４２０ｍꎬ３００１工作面属于煤柱面ꎬ工作面倾向长度１６７.７ｍꎬ走向长度７１８ｍꎬ可采长度５２６ｍꎻ下运煤巷为７５ｍꎬ下材料巷为４０.６ｍꎬ上材料巷为３３３ｍꎮ２０１７年６月开始回采ꎮ综采工作面如图１所示

ꎮ图１㊀３００１综放工作面示意图

2㊀工作面回采期间面临的困难

３００１孤岛综放巷道压力大ꎬ工作面上覆老巷错综复杂ꎬ工作面周围老巷多且上巷中部存在小窑未知巷道ꎬ存在严重自燃发火隐患ꎬ受回采期间动压影响巷道压力增大㊁煤层裂隙增多㊁漏风通道复杂ꎬ易诱发密闭内高温点㊁工作面周围老巷煤体氧化的造成自燃发火ꎬ威胁工作面安全回采ꎬ不及时对周边密集老巷及上巷中部小窑未知巷道进行有效的管控ꎬ很可能造成工作面无法回采ꎮ

3㊀工作面回采期间防灭火专项技术方案

针对３００１孤岛综放工作面周边老巷及小窑未知巷道的复杂情况ꎬ采用常规的防灭火技术方案无法保证工作面的正常回采ꎬ经过现场研究分析ꎬ制定了综合防灭火技术方案ꎮ

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技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ

Ｖｏｌ.２５ꎬＮｏ.７ꎬ２０１８

１)探索动压分布规律ꎬ提前增设密闭堵漏ꎬ加强支护ꎬ避免老巷漏风ꎮ

２)采用长短结合ꎬ高低位覆盖煤层注水网络ꎬ抑制煤体自燃发火ꎮ

３)封闭前预埋防灭火管路ꎬ点灌湿润煤体ꎮ

４)计算老巷面积ꎬ超前压注三项泡沫封堵ꎬ对老巷实施管控ꎮ

５)综合自燃发火预测预报ꎬ为防火提供有效数据ꎮ

4㊀方案实施

４.１㊀加强支护ꎬ避免老巷漏风

３００１综放工作面开始回采期间ꎬ收集资料分析工作面上下巷动压分布规律ꎬ根据工作面回采动压分布规律ꎬ超前工作面上下安全出口１００ｍꎬ在工作面上下巷掘进期间揭露的老巷密闭外２~４ｍ处再构筑一道厚度不低于０.５ｍ的料石墙ꎬ在新老密闭之间使用粉煤灰进行充填ꎬ并在新建密闭顶部预留３个直径为φ３２ｍｍ的防灭火插管ꎬ利用预留的防灭火插管压注化学凝胶充填严实ꎮ并且在工作面上下安全出口超前１００ｍ巷道两帮分别打设液压抬棚ꎬ增强支护强度ꎬ减少煤体裂隙ꎬ减少漏风ꎮ

4.2㊀采用长短结合ꎬ抑制煤体自燃发火

工作面回采前上下巷每隔３０~４０ｍ施工一个注水钻场(淋水段除外)ꎬ利用上下巷注水钻场向工作面支架顶部煤层与顶板结合部位(即钻孔终孔位置)各施工６个扇形钻孔ꎬ分别控制工作面切眼下拐以上３０ｍ和上拐以下３０ｍ范围巷道ꎮ利用扇形高位钻孔及本煤层低位注水钻孔分别向工作面支架顶部及本煤层注水ꎬ保持煤体湿润ꎬ当工作面回采至钻场１０ｍ时ꎬ再利用扇形钻孔注凝胶封堵ꎬ同时再利用相邻外部钻场再次施工钻孔注水ꎬ以此循环至回采结束ꎮ

利用工作面上下巷掘进期间在巷道顶板施工的２ｍ一排ꎬ一排３个防灭火钻孔ꎬ钻孔布置呈扇形布局ꎬ钻孔开口方向向里ꎬ巷道中间一个钻孔平行于巷道ꎬ两侧２个钻孔分别控制ꎬ①上巷钻孔终孔控制巷道下帮外５ｍ㊁上帮外３ｍꎬ②下巷钻孔终孔控制巷道上帮外５ｍ㊁下帮外３ｍꎻ每班利用钻孔对工作面上下安全出口以外超前３０ｍ巷道进行洇水㊁湿润ꎬ使煤体降温ꎬ延缓煤体氧化ꎬ杜绝高温煤体落入采空区ꎮ

分别根据工作面上㊁下巷煤体松动圈大小ꎬ在工作面上巷下帮和下巷上帮每１５~２０ｍ分别施工１个约７０ｍ本煤层深孔注水钻孔ꎬ钻孔的终孔位置在工作面支架以上３~４ｍ处ꎬ钻孔施工后利用煤层注水泵自里向外循环注水ꎬ始终超前工作面２０ｍꎬ直至工作面推进结束ꎮ本煤层注水始终超前工作面推进不得大于３０~４０ｍꎮ施工人员详细记录每个钻孔的注水量ꎬ当煤壁出现渗水或煤层原始水分增加至３％时停止注水ꎮ工作面开始回采时ꎬ在工作面切眼自上而下拐支架大立柱铺设一趟ϕ２５ｍｍ的防灭火注水管路ꎬ每隔７.５ｍ设置１个三通阀门ꎬ安装２ｍ长接杆水枪ꎬ每次工作面放煤后及时将工作面老塘内浮煤浇湿ꎮ通过以上多种注水方式保持上㊁下巷㊁工作面老塘煤体湿润ꎬ有效抑制煤体自燃ꎮ

４.３㊀封闭提前预埋防灭火管路ꎬ点灌湿润煤体

封闭工作面老巷前ꎬ提前在工作面过巷段ꎬ老巷高温点或可能受动压引起ꎬ自燃发火地点分别铺设防灭火管路ꎬ并在防灭火记录上标注水防灭火管路埋设地点ꎬ并详细记录点灌地点㊁时间㊁流量等参数ꎮ当工作面回采至老高温点过巷段前ꎬ利用提前埋置的防灭火管路进行点灌湿润煤体ꎮ

４.４㊀计算老巷面积ꎬ对老巷实施管控

工作面回采至上下巷老巷前２０~３０ｍ时ꎬ根据老巷封闭情况ꎬ计算出老巷面积ꎬ制定科学的压注三项泡沫方案ꎬ利用老巷密闭内灌浆孔向工作面过巷段提前压注三项泡沫ꎮ注入老巷或高冒区中的三相泡沫呈三维状向周围运移堆积ꎬ对破碎煤体均匀有效的包裹㊁覆盖ꎬ避免了普通注浆水易沿阻力小的通道流失(呈拉沟)现象ꎬ注入老巷的氮气被封装在泡沫中ꎬ不仅能较长时间地滞积在老巷中ꎬ而且随泡沫一起充填在煤体裂隙中ꎮ泡沫破碎后释放出氮气ꎬ充分发挥氮气惰化ꎬ抑制煤体自燃发火ꎬ从而确保工作面过巷期间的安全回采ꎮ

４.５㊀综合自燃发火预测预报ꎬ为防灭火提供有效数据对工作面可能因动压影响的老巷全部安装 Ｕ 型管压差计ꎬ每天安排人员收集㊁分析密闭的进㊁出风情况ꎬ依据密闭进出风情况及时制定安全技术措施ꎬ通过调整通风系统尽可能使密闭处于静压状态ꎮ并在工作面上巷回风流处㊁上巷中部小煤窑老巷密闭外㊁工作面上隅角㊁重点老巷分别设置束管采样器ꎬ每天利用束管监测系统抽样进行化验分析ꎬ同时在工作面过巷段分别增设ＣＯ传感器ꎬ不间断监测气体变化情况ꎮ通过以上综合监测手段进行防火预测㊁预报ꎬ动态掌握工作面变化情况ꎬ及时制定针对性强㊁科学合理的防灭火措施ꎬ进行处置ꎮ

5㊀方案实施效果

通过孤岛煤柱易自燃煤层综放工作面过老巷及周边老巷综合防灭火技术的实施后ꎬ３００１孤岛煤柱综放工作面周围老巷及小窑未知巷道的自燃发火危险得到了有效的控制ꎬ在回采期间杜绝了自燃发火现象ꎬ保证了工作面的安全推进ꎬ减少了以往工作面过巷采用注凝胶为主充填封堵大量防火资金的投入ꎬ降低了工人的劳动强度ꎬ同时也改善了工作环境ꎬ为矿井创造了直接经济效益ꎬ同比以往工作面节约防灭火投入费用累计１２０余万元ꎮ

6㊀结语

根据易自燃煤层孤岛综放工作面ꎬ周边老巷密集及小窑未知巷道的复杂条件下ꎬ采取一套针对性强㊁实施有效的防灭火措施ꎬ起到投入小ꎬ见效快ꎬ为工作面的安全生产推进创造了有利条件ꎮ①对老巷密闭的管理ꎬ探索动压规律ꎬ严格对上覆及周边老巷密闭进行周期性检查ꎬ通过增加密闭堵漏㊁加强支护ꎬ避免老巷漏风ꎮ②工作面回采期间ꎬ要加强对上覆巷道及周边老巷的防灭火管控ꎬ提前进行布置钻孔ꎬ利用方案中多种煤层注水手段对本煤层及老巷防火管控ꎬ有效抑制煤体自燃发火ꎮ③根据工作面的现场实际情况ꎬ制定并采用有针对性的综合防灭火方案ꎬ是预防自燃发火的关键ꎮ

参考文献:

[１]㊀付永水ꎬ李建新.义马矿区煤层自燃发火防治技术[Ｍ].

北京:煤炭工业出版社.

作者简介:

孙天春(１９８３－)ꎬ男ꎬ河南邓州人ꎬ大专ꎬ２００１年毕业于河南理工大学ꎬ采矿工程专业ꎬ助理工程师ꎬ现任杨村煤矿监测队队长ꎮ

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