浅埋深易自燃煤层下分层放顶煤工作面防灭火技术.doc

浅埋深易自燃煤层下分层放顶煤工作面 防灭火技术高登彦神华神东煤炭集团大柳塔煤矿摘要：针对活鸡兔井12煤复合区下分层回采存在漏风通道多、漏风严重、采空区浮煤 存在自然发火等情况，为了防止活鸡兔井复合区上分层采空区和下分层放顶煤 工作面采空区自然发火，通过对采空区提前预注浆、注氮、注水、井上下内外堵 漏、通风系统调整和监测监控系统应用等综合措施，并通过在下分层首采面进行 应用，满足了安全冋采的需要，有效防止了采空区自然发火，保证下分层安全 回采关键词：防灭火;高位钻孔;注浆;地面钻孔;复合区;作者简介：高登彦（1982-）,男，陕丙神木人，高级工程师，现任大柳塔煤矿 掘锚三队队长，从事煤炭技术管理工作，E-mail:gaodengyan2002@163. como收稿曰期:2017-06-10Fire prevention and extinguishing technology of lower leaf sub-level caving working face located in the easily spontaneous combustion seam with sallow depthGAO DengyanDaliuta Coal Mine^ShenhimShendong Coal GroupCorporation Limited;Abstract：For the situation that multiple air leakage channels existed in the overlying strata and air leakage in the gob is serious, during the mining process of lower leaf sub-level caving working face, which would cause spontaneous combustion in goaf. Aim to prevent the potential self-heating in gob of upper layer and the working face of lower layer， the comprehensive measures such as pre-grouting, nitrogen injection, water injection, blocking the air leakage channel in underground and surface, ventilation system adjustment, and the application of monitoring and control system, was carried out in the first working face in the lower layer. All these measures could ensure the mining safety and prevent the spontaneous combustion in gob. The mining safety of working face in the lower layer was guaranteed.Keyword：fire prevention; high 1evel boreholes; grouting; surface dri11ing; composite area;Received： 2017-06-10神东矿区活鸡兔井12煤复合区煤层厚度约10m，埋深小于100m,自然发火期 30d,其上分层于2006年6月份已回釆完毕，上分层综釆回釆时底板局部下凹或 顶煤局部留设过厚，II冋采吋未采取铺网等人工制造假顶措施，对下分层安全 开采造成很大影响。

近几年开始回采不分层，受矿井正压通风，受巷道掘进探放 钻孔、支护孔、围岩裂隙等漏风通道多、漏风严重，同时随着下分层工作面推进, “两道两线”浮煤随之也增加，复合采空区浮煤自然氧化可能性增加，采空区 自然发火的可能性也增大，采空区煤炭自燃的危险性突出学者对放顶煤工作面采空区防火火技术，分层开采工作面防火火技术做了大量 研究，取得了一系列成功［1-4］，“降压”防灭火技术、“快采”防灭火技术、“以砂”防灭火技术在神东矿区得到了普遍应用单一的防灭火技术已经 不适用活鸡兔井复合区煤层安全开采耍求怎么预防、如何预防复合区上分层采 空IX煤炭自燃和下分层放顶煤采空IX:遗煤自燃是关键浅埋深易自燃煤层下分层 放顶煤工作面防火火己成为复合区安全开采的一个显著难题，研宄大柳塔煤矿 活鸡兔井复合区下煤层综采放顶煤工作面采空自燃具有重要意义1复合区概况大柳塔煤矿活鸡兔井12煤复合区2盘区煤层平均厚度约10m，为近水平煤层， 采区内沙层厚度在0〜5m, —般为5m;基岩厚度在20〜100m，一般为70〜80m,埋藏 深度小于100m12煤层属T类易自燃煤层，自然发火期为30d2001年至2006年6月对该盘区上分层进行了综采回采，共布置9个面，采高为 3. 5〜4. 0 m。

2013年4月开始掘进12下202回风顺槽，于2015年5月份12下 202工作而圈出，12下202综放试验工作而于2016年1月份安全回采完毕，2016 年10月12下204综放工作面、206综放工作面、208综放工作面全部圈出，12 下204综放工作面计划5月份试生产2自然发火隐患分析2.1上分层采空区1） 复合区12煤，12上202工作面、204工作面、206工作面、208工作面、201 工作面、203工作面、205工作面、207工作面、209工作面于2006年6月份己 冋采完毕，采空区积水量大，外在水分会促进煤体破碎，体积增大，粒径变小， 孔隙率增加，导致吸氧量增加，自燃倾向性随之增强2） 下分层回采前需对上分层采空区泄放水，水气置换后加大了上分层采空区遗 煤自燃的危险性3） 上下分层巷道采用外错式布置，如图1所示，两顺槽全部布置在上分层两顺 槽煤柱下方，下分层两顺槽距采空区较近，受矿压的影响上分层煤柱片帮较严 重，裂隙较发育，导致下分层两顺槽锚杆和锚索周围漏风严重同时不分层顺槽 过上覆采空区联巷，层间距只有0.8~3m，顶板裂隙、锚杆、锚索周围漏风严重4） 掘进期间探放水及［H］采期间泄放水钻孔，增加了漏风通道和漏风可能性。

图1工作而顺槽布置图 下载原图2.2下分层综放工作面1） 上分层综采工作面［nJ采后，复合采空区内存在一个松散煤带，放顶煤开采后, 上分层煤柱垮落，形成上分层顺槽副帮与下分层顺槽副帮3. 宽、10m厚的 松散煤带2） 活鸡兔井采用压入式通风，采空区漏风管理难度大，工作面漏风严重，12 K 202综放面在回采过程中最大漏风量为170m/min，采空区内氧气浓度较高，一 般在19%左右3） 下分层未［Hl采前、探放水前上分层采空区内外压差较均衡，地表无漏风通道, 漏风较小，随着下分层回釆，破坏了原有的流场，加上浅地表埋藏，裂隙发育 条件好，漏风通道较多，采空区漏风强度大，为浮煤氧化自燃提供了充足的氧 气4） 下分层回采后，上下分层形成复合采空区，采空区蓄热条件好，加之顶板垮 落不严、通风不是特别通畅、采空区内流场紊乱，浮煤氧化产生的热量无法及时 散失，致使热量逐步聚集5） 由于回风斜井断面小，回风路线阻力较大，导致采空区漏风严重6） 综放工作面推进速度慢，加之采空区浮煤比较破碎，大大降低了浮煤自然发 火周期，可能造成采空区内松散煤带自然发火7） 上分层采空区面积大、遗煤分布范围广，且位置不明确，由于正压通风，难 以准确判定火源点位置。

8） 加之两端头放煤不到位，导致采空区“两道两线”浮煤大量堆积3预防采空区自然发火安全措施为了有效地预防复合区采空区自然发火，对采空区采取了一系列措施，首先对 采空区气体进行监测监控，同时对采空区进行注氮，巷道在掘进期间对裂隙区 域进行堵漏，工作面回釆过程中对井上下内外堵漏，同时调整通风系统，降低 风压，对采空区进行注浆;为了达到更好的效果，对己掘工作面上采空区进行预 注浆（地面打钻注浆、井下注浆站注浆）、注水，隔绝采空区浮煤，形成隔离带3.1安全监测监控系统1） 按照“一通三防”标准在综放工作面安设C0、02、CH,、烟雾和温度传感器2） 每天派专人利用红外线测温仪测量釆空区密闭温度和上分层联巷温度3） 利用正压采气泵和负压采样装置通过高位钻孔、采空区密闭观测孔、探放水 钻孔人工采气取样，通过色谱仪进行化验分析根据不同区域，每3天一个周 期4）在工作面采空区至少布置3个监测点，和邻监测点间隔50m，沿工作面回风 顺槽底板靠外帮向采空区预埋3芯朿管，外套2、？的无缝钢管保护，利用沙袋压 实钢管，每芯束管和束管系统对接，便于地面束管采气泵采气随着工作面的推 进，1束管、2束管、3束管采样器依次进入采空区，在工作面推过3点约50m 时，把1点截幵，重新布点，依次循环，直至整个工作面回采结束。

每天采气， 化验分析数据5）在12下208运顺2联巷安装一台红外线束管监测分站，在12下206回顺、 12下208运顺、12下208回顺各铺两趟朿管，朿管铺至工作面中部位置，和上 分层探放水孔或高位钻孔链接，利用分站便于监测上分层采空区气体3.2调整通风系统，降低风压1） 通过调整主扇叶片角度，矿井总进风量由22 987m/min降至19 091 m/min, 正压由1 300Pa降至900Pa,大幅降低进风巷道风压，减少采空区、巷道漏风2） 在满足工作面最低风速、有害气体浓度、环境温度等条件的基础上，应当尽 量降低工作面的配风量，巷道、工作面配风量越大，上下端头的压差也就越大， 使得漏入采空区的风量加大，增加采空区的防火压力M工作面配风按照《煤 矿安全规程》和《神东公司“一通三防”实施细则》执行，按照最低标准能满足 生产需求即可3） 控制工作面进风，降低进风风压回风线路上不得有控风设施，在顺槽直巷 UI施工行车风门，在联巷UI施工控制进风密闭，根据工作面、顺槽需求调节进风 风量，测风员每天检查维护控风设施，同时测定工作面静压及漏风量4） 针对回风斜井断面小、阻力大情况，在四号变电所回风措施巷施工一条连接 12煤集中回风巷的回风通道，使12315工作面污风和22煤南翼三盘区污风通过 12煤回风通道分流部分回至12煤集中回风巷，然后通过回风立井回至地面，这 样这样大大降低了冋风斜井风阻，同吋也降低了工作面压力，减少了采空区漏 风。

3.3注氮防灭火1）利用DM-1000型制氮机向12煤上分层采空区注氮12煤下分层工作面进行 回采前，对12煤上分层采空区进行疏放水后，为防止疏放水期间大量水气置换 造成向采空区持续供氧使得遗煤氧化自燃，利用12煤下分层工作面顺槽的探放 水钻孔或施工钻孔向12煤上分层采空区实施预防性注氮措施上分层累计注氮 1 096 450m2）利用DM-1000型制氮机向12煤下分层复合采空区注氮工作面正常生产时， 当12煤上分层采空区02浓度大于7%或者CO呈上升趋势时利用12煤下分层工 作面联巷密闭措施孔向复合采空区进行注氮3.4井上下内外堵漏1） 每天派人进行地表巡查，有裂隙时，及时安排专人进行地表回填2） 工作面进回风隅角设置挡风帘和导风帘，在支架尾梁处砌沙袋墙，墙宽3m， 高2m，厚lni，确保三角区垮落后能切断进风通道3） 为了防止向采空区漏风，对12煤复合区南翼工作面顺槽实施喷浆，喷浆区 域主要是过上分层联巷的架棚区域4） 对探放水孔、探层间距孔进行编号管理，定期对复合区所有工作面顺槽内施 工的。