青东煤业有限公司下覆被保护厚煤层综放工作面收作综合防灭火技术研究

【摘 要】下覆被保护厚煤层综放工作面收作期间的防火重点是本煤层及已开采保护层的采空区，本研究主要采取预测预报、均压通风、隅角及架后注凝胶充填、防火钻孔注浆、灌浆、注氮、注液态二氧化碳等措施，消除了发火隐患，保证了工作面的安全收作，为相似工作面收作期间防灭火工作提供了技术支持。

【关键词】防灭火；灌浆；注氮；液态二氧化碳

0 前言

突出煤层开采优先采用的区域防突措施是开采保护层，在煤层具有自燃倾向性时，被保护煤层工作面收作期间，本煤层及已开采保护层的采空区容易发生自燃，严重威胁职工的生命安全，同时也给企业造成巨大的经济损失。因此，防治本煤层及已开采保护层的采空区自然发火，是制约工作面能否安全收作的关键所在。

1 工作面概况

828工作面为青东煤业公司首采综放面，倾向长130m，煤厚6.8～14.0m，平均11.5m，煤层有煤尘爆炸性，Ⅱ类自然发火，最短自然发火期为78天，标志性气体为CO、C2H4、C3H8，采空区自燃“三带”范围为：不燃带0-22m，自燃带22-72m，窒息带>72m。上覆7煤层有煤尘爆炸性，Ⅱ类自然发火，最短自然发火期为118天，标志性气体为CO、C2H4、C2H6。828综放工作面在7煤层开采保护区域内，采空区顶板垮落带高度约为46m，大于7、8煤层间距27.2m，上覆7煤层采空区与828综放工作面采空区沟通，故828工作面收作期间防火重点为本煤层采空区及上覆7煤层采空区。

2 工作面停采前措施

2.1 开采措施

1）工作面回采至停采线100m位置开始，利用上隅角预埋灌浆管路加大采空区灌浆量。工作面推进至停采线80m的最后范围，机、风两巷的超前抹冒处严禁用木垛接顶，只能用袋装碎矸接实；在距铺网线15m开始，抹冒棚改变支护材料，采用不燃性材料支护，若采用半圆木配合单体支柱支护时，必须将木料拉出，不准木料埋入采空区；同时，生产单位要加强放煤管理，减少采空区丢煤，特别是在工作面铺网前20m更要加大放煤力度，最大限度地提高回收率。

2）施工6个防火钻孔，钻孔参数分别为：3个终孔位置距7煤层顶板20m，沿走向超过7煤层工作面停采线30m，沿倾向距7煤层工作面风巷平面距离分别为30m、60m、90m；3个终孔位置距8煤层顶板15m，沿走向超过8煤层工作面停采线30m，沿倾向距828风巷平面距离分别为30m、60m、90m。钻孔内采用2嘉薹旄止茏魑护管，末端30m为花管。

3）收作铺网采用外层金属网和里层双抗网形式，使用双股12#铁丝，隔扣相联，同时延长铺网距离，保证铺网范围进入采空区1m以上，有效防止采空区漏风。

2.2 工作面上、下隅角管理措施

1）在工作面机、风巷距停采线70m的范围开始，加强工作面上、下隅角的充填堵漏，即采用袋装碎矸每间隔10m施工一道隔离垛墙，对上、下隅角进行封堵，垛墙厚度为2m以上。封堵范围：下隅角由机巷下帮至第1架架尾，上隅角由风巷上帮至最后1架架尾。至工作面拆架时，机、风巷累计施工隔离垛16道（机、风巷各8道），以减少采空区供氧条件。

2）工作面停采后，机、风巷严禁滞后采空区，机巷下隅角回收后部车后要及时充填，并保证充填严实无漏风。

2.3 防火措施

1）建立健全工作面通风系统，采区主要风门要设专人监管，确保通风系统稳定、可靠。同时，加强两巷的维护，确保通风断面，降低通风阻力。

2）在工作面距停采线80m、60m、40m、20m处从上下隅角分别预埋一趟3挤阑鸸苈罚预埋管路最里端的1m用花管，并用钢丝网缠绕保护，四根管路全部接至停采线以外，并与管路多通相连，管路要进行挂牌管理。

3）在工作面距停采线8m处，从上下隅角及端头10架架后预埋1甲⒛胶管路，管路最里端1m用花管，为停采后注凝胶做准备。

4）机电部门负责制氮机的供电、检修、维护工作，保证移动制氮机始终处于良好状态。通风区安排专职注氮司机24小时不间断注氮，并设专人检查注氮管路情况，防止出现管路漏气现象，同时确保制氮机出口氮气浓度不得低于97%

5）通风区派专人定期巡查所有连通828综放工作面采空区的封闭墙（包括已回采上覆7煤层采空区的封闭墙）状况，发现漏气等问题必须立即处理；定期取气样化验、分析，对封闭墙内氧气浓度超过8.0%的，采取注氮等措施处理。

3 收作期间措施

3.1 通风管理及防治瓦斯措施

1）施工单位要保证支架拆除后煤壁侧能够正常通风、行人，通道高度不低于1.8m，宽不小于1.5m。

2）收作期间采用均压的方法来降低采空区漏风量，根据工作面瓦斯涌出量和温度实际情况，适当控制工作面的风量。

3）为做好防火管理工作，在满足瓦斯治理需要的基础上，适当调整瓦斯抽放系统的抽放参数。

3.2 自然发火参数预测预报

1）加强防火预测预报，测气员三班对工作面机、风巷冒高处、上隅角、下隅角、架头、架尾、架间及老塘侧等地点附近加强检查，若探管或风流中温度、CO等出现异常情况，立即汇报处理。

2）利用工作面风巷、上隅角安装的温度、CO传感器连续监测回风流、上隅角的温度及CO情况，通风区定期维护，确保传感器灵敏、可靠。

3）工作面距停采线40m和30m时分别在采空区上隅角后部各埋两路取样束管，束管外端安设在收作线以外，利用预埋的束管每天取气样进行化验分析。

4）在工作面内每隔5架的架后打防火撞管，并设点每班检查。

5）每天召开分析会，对当天的预测预报资料整理、总结，并绘制防火预警图。

3.3 防火措施

1）停采收作期间，在保证瓦斯、温度符合《煤矿安全规程》规定的情况下，工作面风量控制在600m3/min左右，以降低进、回风侧的压差，减少采空区漏风。施工单位要爱护和保管好所有通风设施，不得损坏。

2）利用预埋的4趟注氮管路连续向采空区注氮气，注氮量不得小于600 m3/h，同时每隔10天，利用注氮管路向采空区灌注20吨液态二氧化碳。

3）利用提前施工的防火钻孔及预埋的4趟灌浆管路向采空区灌浆，灌浆量不得低于50m3/d（具体根据工作面出浆情况适当调整），水土比不得大于5：1，同时在浆液中按比例添加阻化剂、增稠防堵添加剂、发泡剂。

4）利用预埋的注凝胶管路，向上下隅角及端头架后注凝胶（凝胶采用小苏打与水玻璃加水稀释后的水溶液混合制成），充填采空区，从而减少采空区漏风。

4 结论

通过收作前及收作期间采取的针对性防火措施，工作面在收作期间本煤层及上覆保护层的采空区未检测到煤层自然发火的标志性气体，现场检查未发现高温等其他异常情况，从而保证了工作面的安全顺利收作。