花家湖矿111310炮采面综合防灭火技术研究与应用

摘 要：该文介绍了花家湖煤矿111310炮采工作面回采期间受煤层自燃发火因素影响，而采取具体有实效的措施，采用采空区埋管灌浆、高冒点注氮及注凝胶、风巷高位钻场打钻灌浆等综合防灭火措施防治煤层自燃的过程。

关键词：炮采面 放顶煤 防治煤层自燃 综合防灭火措施

中图分类号：TD75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（c）-0-01

花家湖煤矿位于安徽省淮南境内，矿井设计生产能力为300万 t/a，1996年10月正式投产，煤层具有爆炸性和自燃发火倾向性，矿井自投产以来，巷道顶煤及回采过程中煤层自燃事故频繁发生，为此，解决回采工作面煤层自燃发火问题又将是一项重大的技术难题。

111310工作面开采煤层为13-1煤层，回采方式为悬移支架放顶煤开采，该煤层属松软厚煤层，煤层具有低温氧化特性，属易自燃发火煤层，自然发火期为1～3个月，13-1煤层厚度较稳定，煤厚5.3～13.4 m，平均厚约7.5 m。111310机、风巷掘进为跟13-1煤层底板掘进，巷道为煤顶，施工过程中巷道曾出现多处高冒点。

1 炮采面回采期间具有特点

（1）采空区不仅在底板而且在立体空间有残留煤炭存在，其遗煤量比其它采煤方法多，为采空区煤炭自燃创造了关键的条件。（2）炮采面推进度较慢，回采时间相对较长，易满足煤炭氧化自燃所需的时间。（3）由于放顶煤不能完全放尽，造成部分顶煤遗留在采空区，破碎顶煤氧化自热靠注氮、灌浆等常规办法难以解决。（4）因漏风的存在，堆积遗煤有连续的通风供氧条件。综上所述，111310炮采面在回采期间将面临着采空区遗煤自燃和顶煤自燃的双重威胁，如果不采取措施或采取措施不当，回采期间势必会发生煤炭自燃发火现象。

2 综合防灭火措施及实施

2.1 防灭火预测预报措施

（1）111310工作面机、风巷高冒点安排专职防火观测工进行防火观测，加强对111310面抽排管路CO检查，并取样分析。（2）巷顶表面温度比巷道风流中温度高出2 ℃时，必须进行捣孔观测，孔深不低于1 m。（3）严格按照安全监控布置表安设一氧化碳、温度传感器，密切注意传感器检测数据变化情况。（4）束管监控系统：工作面回采前在111310风、机巷各布置一路Ф8 mm监测束管，沿上帮铺设至工作面上、下隅角，直至进入采空区，在进入采空区前，采用Ф4分铁管加以保护。

2.2 采空区防灭火措施

2.2.1 注氮措施

根据工作面实际情况，对工作面采空区及机、风巷异常高冒点采取持续注氮措施，惰化采空区及高冒点气体，注入的氮气浓度不得低于97%。

工作面在回采之前，在下隅角处预埋一趟Ф108 mm，长12 m的注氮管路，预埋注氮管超前主管路12 m。工作面回采后，当主管路出口进入采空区12 m后，打开主管路闸阀，主管路开始注氮。

当预埋管路进入采空区12 m后，打开预埋管路闸阀，关闭主管路闸阀，同时在下隅角断开主注氮管路，当主管路出口进入采空区12 m后，再恢复主管路注氮，如此类推，确保氮气释放点在采空区12～24 m范围内持续注氮。

2.2.2 采空区灌浆措施

（1）工作面采取随采随灌措施。

（2）灌浆管路连接：111310风巷布置一趟Ф108 mm灌浆管，接至111310面上隅角，回采后进入采空区。当灌浆管出口进入采空区20 m后即开始灌浆至进入采空区30 m止。工作面上隅角灌浆管路由采煤队负责每5天外移一次，但必须保证埋入采空区深度不少于20 m，以防漏浆。灌浆期间，采煤队应做好工作面下出口疏放水工作。

（3）当111310面处于俯采，在俯采状态下容易造成工作面漏浆增加灌浆难度，111310面在采取随采随灌时控制灌浆量，在灌浆量不足的情况下，由注凝胶来补充。

2.2.3 注凝胶措施

使用QZB-50/60双液注浆泵

（1）111310机巷、风巷顶板高冒点在注氮措施无法有效控制火灾隐患的情况下，必须及时采取注凝胶充填措施。超前工作面200 m对高冒点注满注实，防止高冒点进入采空区。（2）掌握注胶区段高冒点范围、温度和气体状况。注胶时，应掌握捣孔的角度和深度，注胶出现淋漏时要立即采取堵漏措施。

2.2.4 风巷高位钻场灌浆措施

为有效防止采空区顶部遗煤自燃发火，注氮及注浆等措施难以防治采空区顶煤自燃发火，采用在工作面高位瓦斯钻场内设计补打两个钻孔到采空区顶部，利用高位钻孔对采空区进行灌浆，灌浆方式由采空区顶板向下灌浆，解决了工作面埋管灌浆不能覆盖整个工作面的缺陷，从而有效防止顶煤自燃。

连接管路：将风巷原有Ф108 mm灌浆管路加设三通和闸阀，连接管路至风巷高位钻场钻场平台处，通过变径接头，用Ф50 mm高压软管将灌浆管和防火灌浆钻孔相连接，进行灌浆。

2.2.5 洒防灭火阻化剂措施

当工作面局部CO超过200 PPm时，针对工作面局部采取撒浆措施。

若工作面停止推进时，对整个工作面采空区侧进行撒浆。撒浆前由采煤队在工作面上出口对灌浆管路接一节长0.5 m、Ф50 mm钢管并安设三通闸阀，自工作面上口铺一趟Ф1英寸的高压软管至工作面下口，并与三通管合茬。

2.2.6 减少工作面漏风措施

111310工作面距111308采空区较近，为了减少工作面向采空区漏风，每圆班由炮采队用阻燃抗静电编织袋装煤设成挡墙，墙体缝隙用黄泥封堵严实，挡墙不准拆除，并且工作面每推进10 m由采煤队在工作面上、下隅角各施工一道黄泥墙，黄泥墙厚不小于0.6 m，确保封闭墙严密不漏气，黄泥墙不准拆除。

2.2.7 设置防火墙基础

回采前在111310面机、风巷口向内不小于5 m处设置防火墙基础。考虑巷道压力影响，只施工底部基础。底部基础分别嵌入两帮不小于0.7 m，巷底深不小于0.5 m，厚度为1 m。

备足机巷、风巷防火墙构筑需用的瓦石、黄沙等材料，一旦工作面防火需要，能迅速施工防火墙。

3 结语

（1）对于易自燃煤层的炮采放顶煤工作面，在巷道布置时要尽量减少进风侧漏风源和回风侧漏风汇的个数；回采期间要尽量减少漏风源处的漏风量，这对易自燃煤层的防灭火工作是至关重要的。

（2）对于沿煤层底板采用放顶煤回采的工作面，采空区丢底煤或顶部遗煤是防灭火的重点，因丢底煤或顶煤未放尽，形成遗煤，因该区煤层蔬松，供氧充足，蓄热条件好，极易自燃。

（3）回采时防治预留顶煤自燃最有效的方法是利用高位钻场施工高位钻孔连管进行注浆。该法可以有效防止采空区顶煤煤层自燃，采用顶部向下进行灌浆方式，做到全面灌浆，有效防止煤层自燃。