易燃高瓦斯綜放面煤層自燃綜合防治技術

1、易燃高瓦斯綜放面煤層自燃綜合防治技術王長元, 王正輝, 岳超平(煤炭科學研究總院重慶研究院, 重慶400037摘要:根據(jù)綜放面煤層自然發(fā)火的特點, 分析了煤層自然發(fā)火的原因, 提出綜放面的管理技術措施和不同回采時期的自燃火災綜合防治措施, 對我國綜放面煤層自燃火災防治具有一定的參考意義。關鍵詞:綜放工作面; 自然發(fā)火; 綜合治理中圖分類號:TD75+2. 2文獻標識碼:B文章編號:1008-4495(2007 05-0056-03收稿日期:2007-04-18自20世紀90年代以來, 綜合機械化放頂煤開采作為實現(xiàn)高產(chǎn)高效集約化礦井的一項重要技術, 得到了大量的推廣應用。目前綜放面最大日產(chǎn)已達5

2、萬t , 采放比已由13增到1(67 ;10多年來, 綜放開采存在的瓦斯、本解決, 。1綜放面煤層自然發(fā)火特點綜放面開采發(fā)生火災的地點大多在“兩道兩線”上, 也有發(fā)生在支架頂上及支架后部上方, 其特點如下:1 目前綜放工作面的設計產(chǎn)量大, 工作面長, 所需支架架型大, 其開切眼的巷道尺寸也相應較大。開切眼形成后, 由于支架的尺寸大, 質(zhì)量大, 安裝進度慢, 加上安裝的熟練程度影響, 安裝設備的時間過長, 往往在工作面推過開切眼不久就出現(xiàn)C O , 甚至發(fā)生火災。2 綜放面兩端頭的頂煤不回收, 使兩端頭遺煤大量堆積, 加之適量的漏風成為自燃火災的隱患。一般都是發(fā)生在進風側(cè)采空區(qū), 而表現(xiàn)出來都是

3、在回風側(cè), 因為在回風側(cè)才能方便地檢測到C O 。3 綜放面各工藝設備之間配合不協(xié)調(diào)、甚至脫節(jié), 或因機械設備故障, 或因工作面過斷層帶, 造成工作面推進速度非常慢, 導致采空區(qū)或支架頂上發(fā)生自燃火災。4 綜放面停采撤架期間, 由于受生產(chǎn)組織和綜放設備回撤困難等因素影響, 造成綜放面撤架時間過長, 導致終采線附近浮煤自然發(fā)火。2 , 且屬于, 頂煤的回采率較, 采空區(qū)遺煤較多, 為自然發(fā)火提供了物質(zhì)條件。3 采空區(qū)頂板冒落的高度大, 采空區(qū)在短時間內(nèi)不能及時充滿壓實, 造成采空區(qū)漏風通路多, 并且漏風量較大。4 由于綜放面產(chǎn)量高, 使工作面配風量增大, 導致采空區(qū)氧化帶范圍增大, 氧化帶內(nèi)漏風

4、量也增加, 為煤炭自燃提供了充足的氧氣。5 兩端頭的頂煤不回采, 使兩端頭遺煤大量堆積。加之適量的漏風成為自燃火災的隱患。6 綜放面在回采期間, 因采放工藝或設備之間配合不協(xié)調(diào), 或因機電故障, 或因過斷層帶等, 造成工作面推進速度非常慢, 甚至停采, 為采空區(qū)自燃提供了時間條件。7 綜放面在停采撤架期間, 由于受生產(chǎn)組織和綜放設備回撤困難等因素影響, 導致綜放面撤架時間過長, 也為終采線附近煤炭自然發(fā)火提供了時間條件。3綜放面煤層自然發(fā)火綜合防治技術1通過10多年的實踐, 綜放工作面煤層自燃防治應采取以注氮為主, 以堵漏和火災監(jiān)測為輔, 以及加強管理為主要內(nèi)容的綜合防治技術措施, 才能有效地

5、預防和治理綜放面煤層自然發(fā)火。3. 1管理技術措施1 采取各種有效方法, 提高綜放面的回采率。在減少煤炭資源損失的同時, 也減少了采空區(qū)遺煤量, 從而降低自然發(fā)火的可能性。65 2 合理確定工作面推進速度。實踐證明:工作面的月推進度大于或等于煤層最短自然發(fā)火期時, 或者說工作面的月推進度大于或等于工作面采空區(qū)散熱帶與氧化帶長度之和時, 氧化帶的浮煤氧化時間短, 未達到自然發(fā)火條件就進入了窒息帶, 可以有效地防止采空區(qū)煤層自然發(fā)火。3 合理確定工作面的通風量。對于低瓦斯綜放工作面, 其通風量只要能滿足工作人員的需要量, 或機電設備的散熱要求和滿足煤礦安全規(guī)程規(guī)定的工作場所溫度指標即可。通風量越小

6、, 采空區(qū)氧化帶的范圍就小, 造成的漏風量也小, 采空區(qū)氧化帶發(fā)火的幾率就小。反之亦然。4 采空區(qū)抽瓦斯與自然發(fā)火的關系。對于高瓦斯綜放工作面, 首先在滿足瓦斯不超限的情況下, 盡可能降低其通風量。若采用風排的方法, 仍不能完全解決瓦斯超限問題, 則必須加強瓦斯抽放(必須同時采取超前預抽、采空區(qū)抽放等措施 。若通風量已達到合理范圍, , 瓦斯問題仍然突出, 是一對矛盾, 瓦斯問題。量就大, 氧化帶寬度就大, 煤炭自然發(fā)火的幾率就大。同時還要根據(jù)礦井的實際情況, 研究和把握采空區(qū)抽瓦斯與防火的關系, 過度抽放將導致采空區(qū)自然發(fā)火。當抽放瓦斯管路中已出現(xiàn)一定量值的C O , 則必須減少抽放量或停止

7、抽放, 待C O 濃度值降到允許范圍內(nèi)后才又開始抽放瓦斯。5 采空區(qū)抽瓦斯與注氮防火之間的關系。對開采同時具有高瓦斯和自然發(fā)火危險的煤層而言, 必須采取相應的防治措施。進行瓦斯抽放和注氮防滅火, 分別是防治這2種災害的有效途徑。對采空區(qū)同時注氮防火和瓦斯抽放時, 必須采取合理的注氮強度, 并與抽放瓦斯的強度相匹配, 而且注氮口的位置和瓦斯抽放口的位置也必須相對合理。將注氮口的位置設在進風側(cè)氧化帶內(nèi), 而瓦斯抽放口則應布置在采空區(qū)的窒息帶中。3. 2綜放面煤層自燃綜合防治技術3. 2. 1開切眼及初采期間的防火技術1 縮短煤壁暴露時間。開切眼形成后要對煤壁噴水泥砂漿或復合膠體材料封閉, 擴大斷面

8、后還要對煤壁進行補噴, 對較大的裂隙區(qū)要壓注黃泥膠漿或固化材料。2 防止煤壁產(chǎn)生裂隙。支架安裝前需擴大斷面, 以致產(chǎn)生的裂隙較多, 這些裂隙的存在, 容易導致煤炭自然發(fā)火。因此, 在擴大斷面之前要向周邊煤體預先壓注凝膠, 以加固煤體使之不易或較少產(chǎn)生裂隙。在支架安裝時邊擴邊安, 擴大斷面工作面要超前安裝工作面5. 0m 左右, 壓注固化材料要超前擴大斷面6. 0m 左右, 向頂板2. 0m 范圍內(nèi)壓注復合膠體材料。3 降低風量, 減少漏風, 減弱氧化強度。開切眼掘成安裝期間, 通風量應適當, 以減少煤體裂隙漏風。3. 2. 2在工作面正常推進期間的防火工作面采空區(qū)的防火采用以注氮為主的綜合防滅

9、火技術措施; 若工作面出現(xiàn)異常情況, 應增加采空區(qū)注漿、上下端頭噴灑防滅火材料等輔助措施進行治理。3. 2. 3, , 當孔隙體, 使裂隙內(nèi)的煤由氧化、自。防火措施如下:1 錨桿錨網(wǎng)支護。采用錨桿錨網(wǎng)支護巷道, 改變巷道煤體的力學狀態(tài), 在巷道周圍形成一個整體而又穩(wěn)定的承載圈, 改善礦壓、圍巖和支架3者之間的關系, 保持巷道圍巖的穩(wěn)定, 以免產(chǎn)生裂隙。2 注膠堵漏。一是向煤壁噴水泥砂漿或復合膠體材料, 密封煤壁;二是向裂隙比較多的區(qū)域壓注復合膠體材料, 避免漏風, 破壞其供氧蓄熱條件。3. 2. 4其他局部防治措施1 對工作面回風巷、運輸巷發(fā)生的高冒、高溫等處, 用固化材料進行充填防火, 也可

10、用高效泡沫滅火。2 端頭砌墻堵漏。對于兩端頭的大量浮煤, 大致有2種防火措施:一是采用凝膠覆蓋膠結(jié)防止漏風、氧化、蓄熱; 二是在兩端頭每間隔一定距離, 用沙袋或采取快速壘砌材料壘砌成墻, 阻止或減少向采空區(qū)氧化帶內(nèi)漏風。3 工作面上隅角或支架頂部、支架后方出現(xiàn)高溫, 采用鉆孔或插管方式, 注復合膠體材料, 達到降溫和撲滅火源的目的。3. 2. 5因故長時間停產(chǎn)期間防火當工作面因故停產(chǎn), 無論停產(chǎn)時間長短, 則采取以下措施:1 在進、回風隅角處快速壘砌隔墻, 每道隔墻厚3m , 并向隔墻內(nèi)注黃泥膠漿。2 保證足夠的注氮能力連續(xù)注氮。3 在進、回風隅角處掛風簾。4 束管監(jiān)測到采空區(qū)C O 和上隅角

11、C O 超過預75 測預報標志氣體的防火規(guī)定值時, 則采取注入氮氣泡沫滅火。3. 2. 6不放頂煤期間的防火1 當確定從不放頂煤開始, 在進、回風隅角處快速壘砌隔墻, 每道隔墻厚3m , 并向隔墻內(nèi)注黃泥膠漿。2 當采到終采線時, 在進、回風隅角處快速壘砌隔墻, 每道隔墻厚3m , 并向隔墻內(nèi)注黃泥膠漿。3. 2. 7停采撤架期間的防火技術1 停采時工作面距終采線一般在2025m 內(nèi)不放頂煤, 考慮避開周期來壓等影響因素。2 在工作面停采期間, 上下隅角及端頭用井字木垛進行加強支護, 在木垛之間用固化泡沫材料加黃土砌筑封堵墻, 對墻后及兩旁注固化泡沫堵塞裂縫裂隙, 減少采空區(qū)漏風。3 降低風量

12、, 減少漏風。綜放面推進到終采線后, 將工作面的風量降低, 一般降低原通風量的1/3以減少采空區(qū)和煤體裂隙漏風。4 , 。5 , 對采空區(qū)可能; 提前封閉與工作面連通的聯(lián)絡巷, 防止采空區(qū)外部漏風。6 壓注黃泥等膠體封堵裂隙。向支架后、頂板和有裂隙的煤壁壓注黃泥等膠體, 盡可能封堵、覆蓋, 避免漏風氧化。7 撤架期間噴灑防火材料。每撤出1架支架, 即對浮煤進行防火材料的噴灑, 以減緩浮煤氧化。8 快速撤架。事前優(yōu)化撤架工藝及組織管理, 分工明確, 責任到人, 提高撤架速度, 縮短撤架時間。3. 3工作面封閉及其終采線防火3. 3. 1永久密閉的構(gòu)建按照MT T 6981997礦井密閉防滅火技術

13、規(guī)范的要求, 在綜放面停采完成撤架后, 要求在最短的時間內(nèi), 完成工作面的永久密閉施工。1 密閉地點。在距終采線10m 左右和距外巷道口45m 處, 分別在進、回風巷和其他相關的巷道各建3道防爆雙墻密閉。2 防爆密閉的構(gòu)建要求。每道密閉的總厚度不得低于巷道高度的2倍2, 每道墻的厚度不得低于1. 0m , 且在墻高的2/3范圍采用鋼筋混凝土澆灌, 余下的1/3采用800mm 厚的磚墻建造, 密閉墻的外立面采用水泥砂漿抹面, 并達到質(zhì)量標準要求。雙墻之間利用地面注漿系統(tǒng)或井下移動式制漿設備充填黃泥漿、粉煤灰漿、水泥砂漿或無毒生態(tài)復合膠體材料, 以增強堵漏風效果。在密閉上設置D 50的取樣管(帶閥

14、門 , 并在回風巷、運輸巷密閉墻上預埋D 50注漿管路(帶閥門 和D 100注氮管路(帶閥門 。密閉墻建好后向閉墻間注入膠體, 以充填墻間的空隙。3 在第1道密閉墻與第2道密閉墻之間的巷道中間采取水泥支柱支護, 并對巷道四周采取水泥砂漿噴涂, 噴涂厚度達到200mm 。4 密閉工程結(jié)束后, 及時對閉前的巷道進行水3. 2、進回風巷, 注滿為止。若有頂回風巷的, 還需在其巷道內(nèi)布置注漿鉆孔, 其方位角、孔長、終孔位置及數(shù)量, 需做施工設計, 對工作面終采線實施灌漿處理。3. 3. 3密閉漏風監(jiān)測和管理密閉墻按封閉區(qū)管理的要求進行嚴格管理和定期監(jiān)測, 每周對采空區(qū)進行自燃預測預報氣體檢測, 出現(xiàn)異常時進行密閉補充注漿。密閉墻前設置栓欄 和密閉墻記錄牌。4結(jié)語目前, 綜放開采技術得到大量推廣應