不易自燃煤層采煤工作面特殊時期防滅火綜合治理技術(shù)

不易自燃煤層采煤工作面特殊時期防滅火綜合治理技術(shù)
摘要：針對不易自燃煤層采煤工作面特殊時期出現(xiàn)的嚴(yán)重自燃發(fā)火隱患，通過采取綜合防滅火治理技術(shù)后，使工作面及采空區(qū)的發(fā)火隱患基本消除，保證了采煤工作面的順利回采。
關(guān)鍵詞：不易自燃煤層；防滅火；綜合治理
1工作面概況
56211采煤工作面采取傾斜長壁懸移支架放頂煤開采，工作面走向長度為720m，平均煤厚1.８m，煤層傾角22~25，地質(zhì)儲量為136萬噸,可采儲量為100萬噸.煤層標(biāo)高為-506m~-612m.2005年9月鑒定,該工作面煤層為不易自燃煤層,最短自燃發(fā)火期為90d,煤塵爆炸指數(shù)為21%.
56211工作面為五水平首采工作面,采用U型通風(fēng)方式,上順槽采用U型棚支護(hù),下順槽和切眼采用工字鋼T型棚支護(hù),該工作面于2005年5月開始回采。
2工作面特殊時期自燃發(fā)火隱患及原因分析
2．1工作面特殊時期自燃發(fā)火隱患
56211工作面于2005年10月15日回采過程中工作面中部遇斷層，經(jīng)地質(zhì)部門分別從56211工作面和56211回風(fēng)巷進(jìn)行探測，該斷層落差6m，隨工作面推進(jìn)寬度逐漸增大，最大時在工作面連續(xù)長度達(dá)46m，該斷層走向長度為210m。工作面見斷層后對巖石段被迫采取放炮破巖，此時工作面已推進(jìn)210m。2005年11月5日通風(fēng)區(qū)進(jìn)行防滅火預(yù)測預(yù)報時期，發(fā)現(xiàn)56211工作面、風(fēng)巷出現(xiàn)CO氣體，濃度分別為0.0028%、0.0065%，2005年11月16日56211工作面上隅角CO上升至0.018%，工作面上隅角網(wǎng)內(nèi)也檢查出高濃度CO氣體，濃度為0.020%，為及時治理工作面自燃發(fā)火隱患，立即對工作面采空區(qū)實施連續(xù)注漿，但CO仍呈現(xiàn)上升趨勢，12月12日經(jīng)檢查化驗，工作面CO氣體范圍擴(kuò)大，上隅角、工作面出現(xiàn)CO氣體，濃度分別為：0.06%、0.042%、0.0022%。同時56211工作面后部的倒眼封閉墻外檢查出高濃度CO，濃度為1.984%。
工作面出現(xiàn)嚴(yán)重的自燃發(fā)火隱患，回采過程中隨時都有被迫封閉的可能。
2．2發(fā)火原因分析
分析認(rèn)為，56211工作面的發(fā)火原因為：
1)工作面過大斷層期間，推進(jìn)速度減慢，特別是2005年11月份推進(jìn)距離不足20m，使采空區(qū)自燃帶寬度擴(kuò)大；
2)工作面過特大斷層期間，由于地質(zhì)因素，采空區(qū)遺留大量殘煤；
3）工作面回采期間風(fēng)巷淤煤積水較多，清理難度大，加之風(fēng)巷壓力大，造成巷道斷面最小處不足2m2上下順槽通風(fēng)壓差大；
4）56211工作面回采期間與上階段56211工作面形成漏風(fēng)通道；
5）工作面內(nèi)巖石段推過后，未及時垮落形成漏風(fēng)通道。
針對以上情況經(jīng)過綜合分析認(rèn)為，主要是采空區(qū)存在漏風(fēng)通道，特別是過特大斷層期間，采空區(qū)丟煤較多，推進(jìn)速度減慢，氧化帶窒留時間長，加之風(fēng)巷斷面太小,上下端頭壓差較大，致使工作面采空區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的自燃發(fā)火隱患。
3自燃發(fā)火隱患的綜合治理
3.1羅克休泡沫新型防滅火材料封堵漏風(fēng)及倒眼封閉墻堵漏
一是在56211風(fēng)巷發(fā)現(xiàn)CO處正上方處布置12個1~2m長的鋼管，對56211實施噴漿后利用預(yù)埋鋼管實施注羅克休，將56211風(fēng)巷發(fā)現(xiàn)CO處正上方進(jìn)行徹底堵漏封堵；二是對56211風(fēng)巷、56211倒眼石門封閉墻分別進(jìn)行了噴漿，同時在56211工作面后部各倒眼石門封閉墻外1m處釘1道臨時板墻，對原封閉墻和臨時板墻之間的空間實施注羅克休充填加固，杜絕漏風(fēng)；三是在56211工作面下隅角利用直管向56211采空區(qū)實施注羅克休堵漏，材料比例為羅克休樹脂：羅克休催化劑為4：1；以上地點共注羅克休材料約12T。對所有漏風(fēng)源進(jìn)行了徹底封堵。
3.2采空區(qū)注凝膠復(fù)合膠防滅火治理
從-506mB10底板巷向56211采空區(qū)集中注凝膠，共注玻璃水約20T。另外由通風(fēng)區(qū)防灌隊利用ZY-150鉆機(jī)從風(fēng)巷10處根據(jù)頂、底區(qū)巷道空間關(guān)系，向上階段56211工作面采空區(qū)打鉆，同時向56211采空區(qū)集中注凝膠，利用膠體的凝固性，分別對巷道、密閉周圍進(jìn)行封堵加固堵漏，消除漏風(fēng)防止自燃發(fā)火。
3．3利用FSAMEA新型防滅火材料堵漏阻燃治理發(fā)火隱患
1)實施56211采空區(qū)注MEA方案。即：在56211工作面下順槽設(shè)1臨時注MEA泵站，將MEA和水按5‰的比例配成阻化劑。用泥漿泵加壓后，通過泥漿泵管路與采空區(qū)預(yù)埋注MEA管路聯(lián)通,自下隅角開始40M范圍內(nèi)噴灑阻化劑,每20m為1個噴灑點,每點噴灑時間為15~20min,下隅角噴灑時間為30~40min,利用工作面微量漏風(fēng)使MEA進(jìn)入采空區(qū),使采空區(qū)后部形成1條防滅火阻燃帶.起到阻止采空區(qū)遺煤自燃的作用。
2)在-506mB10底板巷所有頂、底區(qū)工作面倒眼封閉墻外2~3m處打設(shè)1道煤袋墻將碎煤與FSA混合后裝袋),并在兩封閉墻中間留設(shè)1趟注漿管,進(jìn)行注漿,使其充分混合,起到封堵漏風(fēng)的作用。
3．4均壓措施
1)單調(diào)壓氣室――連通管閉區(qū)均壓。即在56211工作面倒眼封閉墻外新建1道高質(zhì)量密閉墻（保證調(diào)壓氣室的氣密性），與原封閉墻之間形成1個單獨的調(diào)壓氣室，同時從調(diào)壓氣室內(nèi)敷設(shè)2根裝有調(diào)節(jié)閘門的Φ5mm金屬管至火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)，調(diào)節(jié)閘門安設(shè)在距調(diào)壓氣室2~4m處，調(diào)壓管內(nèi)若壓力較小，可在調(diào)壓管進(jìn)風(fēng)側(cè)設(shè)置通風(fēng)設(shè)施實施增阻，以增加管內(nèi)壓力，調(diào)壓管連接完畢后要在調(diào)壓氣室外安設(shè)水柱計，對調(diào)壓室與采空區(qū)之間的壓差進(jìn)行測定。連通管閉區(qū)均壓實施后，使56211工作面倒眼封閉墻外壓差逐漸平衡，同時56211風(fēng)巷和上隅角密閉內(nèi)CO下降明顯。特別是56211工作面倒眼封閉墻內(nèi)的CO濃度短期內(nèi)由1.984%降至0.01%以下。
2)開區(qū)均壓。一是優(yōu)化56211工作面通風(fēng)系統(tǒng)，及時封閉56211回風(fēng)巷倒眼石門，保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；二是加大上槽清淤力度，保證風(fēng)巷回風(fēng)斷面，減小上下端頭壓差；三是工作面實施減風(fēng)方案，即工作風(fēng)量由1000m3/min逐步至650m3/min，降低采空區(qū)內(nèi)部壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)量。
4治理效果分析
1)通過密閉噴漿堵漏、均壓、注凝膠、復(fù)合膠利用FSA、MAS、羅克休等新型防滅火材料對56211工作面發(fā)火隱患進(jìn)行綜合治理后，工作面上隅角、風(fēng)巷的CO于2006年4月20日全部降為0，治理效果明顯。
2)工作面過斷層期間，斷層淋水及注漿水滲入風(fēng)巷造成風(fēng)巷淤煤積水嚴(yán)重，礦及時安排修護(hù)隊在風(fēng)巷清理淤泥，降底了上、下端頭風(fēng)壓差，采空區(qū)防滅火工作面仍應(yīng)重視。
3)采煤工作面倒眼后要及時進(jìn)行封閉，必須加強(qiáng)封閉質(zhì)量，并及時灌漿，加強(qiáng)防滅火預(yù)測預(yù)報。