裴春利

(大同煤礦集團(tuán) 忻州窯礦，山西 大同 037021)

1 工作面概況

忻州窯礦8516下工作面開采煤層為東三盤區(qū)11－2#～12－1#合并層。煤層平均厚度 7.9 m，采用上下分層式采煤法開采。8516下工作面為下分層開采工作面，東鄰8518采空區(qū)，南隔20 m煤柱為東二盤區(qū)，西鄰8514上分層采空區(qū)和5514下空巷(掘203 m時(shí)漏頂嚴(yán)重導(dǎo)致封閉)，北部為8515和8513采空區(qū)，上部為8516上分層采空區(qū)，頂煤0.2～1 m.工作面采用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，工作面配風(fēng)量為664 m3/min，瓦斯絕對(duì)涌出量為3.52 m3/min，煤層屬于易自燃煤層，煤層自然發(fā)火期為97天。東三盤區(qū)11#層8516下防滅火系統(tǒng)圖見圖1.

圖1 東三盤區(qū)11#層8516下防滅火系統(tǒng)圖

2 8516下工作面CO超限情況及原因分析

2.1 CO超限情況

2009年11月10日，在5516下巷60～100 m漏頂處出現(xiàn)CO氣體，濃度為19×10－6，11日檢查CO濃度上升到28×10－6，通過對(duì)工作面漏頂處進(jìn)行充填堵漏，濃度下降到7×10－6.工作面推至440 m時(shí)遇地質(zhì)構(gòu)造，推進(jìn)速度放慢，經(jīng)采取堵漏、注氮等措施后，CO濃度仍逐漸上升到100 ×10－6.工作面被迫停產(chǎn)，并啟用均壓系統(tǒng)進(jìn)行撤退，封閉采空區(qū)。

2.2 CO超限原因分析

1)由于東三盤區(qū)11－2#～12－1#層沖擊地壓頻繁，造成5516下巷60～100 m頂煤破碎帶與相臨8518采空區(qū)之間煤柱壓裂、2516下190～220 m頂煤破碎帶與8516上分層采空區(qū)頂板壓裂，形成漏風(fēng)通道，導(dǎo)致8518采空區(qū)和8516上分層遺煤及煤柱落煤氧化。

2)工作面遇地質(zhì)構(gòu)造，平均日推進(jìn)3 m.推進(jìn)速度慢，造成采空區(qū)自燃帶最大寬帶ΔL存在時(shí)間變長，古塘遺煤氧化加速。

3 8516下工作面防滅火綜合治理措施

3.1 開采期間治理

1)充填堵漏。采用羅克休對(duì)2516下巷、5516下巷漏頂處進(jìn)行充填，消除漏風(fēng)通道，抑制上分層采空區(qū)CO下泄，共計(jì)使用羅克休35 t.在5516下巷施工鉆孔，向8516上分層及8518采空區(qū)灌注粉煤灰，抑制上分層和臨近采空區(qū)自燃，共注粉煤灰310 t.

2)氯化鎂阻化防滅火。在8516下工作面頂板高溫點(diǎn)施工鉆孔向上分層采空區(qū)灌注氯化鎂進(jìn)行阻化防滅火，共灌注氯化鎂35 t.

3)采空區(qū)注氮。采用井下移動(dòng)式注氮系統(tǒng)向相鄰8518采空區(qū)實(shí)施注氮，抑制采空區(qū)遺煤自燃，共注氮?dú)? 200 000 m3.

東三11#層8516下工作面發(fā)現(xiàn)CO氣體以來，經(jīng)過實(shí)施多種措施后，CO濃度得到了一定的抑制，但得不到徹底根治。在有CO威脅的情況下，同時(shí)克服工作面440～530 m遇褶皺回采困難的情況，采取以上措施將工作面推至560 m，推進(jìn)長度130 m.2009年12月23日經(jīng)研究決定工作面停產(chǎn)并采用均壓通風(fēng)進(jìn)行撤架，組織封閉。

3.2 搬家撤退期間的治理

使用2×75 kW風(fēng)機(jī)構(gòu)筑均壓系統(tǒng)，對(duì)8516下工作面實(shí)施均壓通風(fēng)。升壓后均壓風(fēng)門內(nèi)外壓差為1.176 kPa，風(fēng)量為320 m3/min，上隅角 CO 氣體濃度由升壓前的 100×10－6以上下降至3×10－6.后經(jīng)多次調(diào)壓，使進(jìn)、回風(fēng)壓差穩(wěn)定在392.2 ～490.3 Pa，效果最佳。

3.3 封閉期間及封閉后的治理

制定封閉方案，分別在2516下、5516下停采線處施工兩道永久密閉，在2516下巷口、5516下巷口及2516回風(fēng)繞道施工3道防火密閉。于2010年1月21日開始封閉，利用一周的時(shí)間快速將封閉工作完成。封閉后，由于5516下密閉外煤柱壓裂、頂板有裂隙，還有CO氣體下泄。

3.4 封閉后的治理

1)加強(qiáng)火區(qū)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作，每天安排防火檢查人員對(duì) 5516下1#、2#觀測(cè)管、5516下密閉內(nèi)、2516下密閉內(nèi)、東三14#層皮帶巷鉆孔檢查并取樣化驗(yàn)分析。

2)繼續(xù)利用東三14#層皮帶巷煤壁鉆孔不間斷向8518采空區(qū)注氮。通過對(duì) 5516下1#、2#束管、5516下密閉內(nèi)、東三14#層皮帶巷鉆孔、東三11#軌道尾、東三11#回風(fēng)尾檢查并取樣化驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)一旦注氮停止CO氣體呈上升趨勢(shì)。

3)加強(qiáng)密閉的堵漏工作，東三 11－2#～12－1#層8514、8515、8513、8511、軌道尾、回風(fēng)尾采空區(qū)及煤柱間密閉不同程度的損壞，漏風(fēng)較大。2010年5月中旬由里向外逐個(gè)進(jìn)行加固修補(bǔ)，盡可能減少漏風(fēng)。尤其對(duì)東三回風(fēng)尾密閉在原防火密閉外又用磚石進(jìn)行全斷面加固;另外，對(duì)軌尾密閉、8516采空區(qū)密閉周圍巷道和密閉進(jìn)行全斷面噴漿處理，有效抑制了CO氣體的外泄。

4)優(yōu)化東三11－2#～12－1#層?xùn)|部通風(fēng)系統(tǒng)，封閉2514下巷以東的軌道、回風(fēng)巷和工作面采空區(qū)，改變采空區(qū)密閉內(nèi)外壓力分布。東三11－2#～12－1#層2514下巷以東的軌道巷、回風(fēng)巷兩道防火密閉于2010年5月29日施工完成。

5)東三盤區(qū)11－2#～12－1#層8516、8518采空區(qū)，對(duì)應(yīng)地面位置發(fā)現(xiàn)多條裂縫，裂縫寬0.2～0.5 m，累計(jì)長200 m，組織人員進(jìn)行充填。

6)地面實(shí)施黃泥灌漿，徹底根治東三305盤區(qū)火區(qū)。設(shè)計(jì)分別在8516、8518、8520采空區(qū)由地面打3個(gè)鉆孔向采空區(qū)實(shí)施灌漿，目前，已陸續(xù)對(duì)8516、8518、8520采空區(qū)灌注黃泥漿約100 000 m3.

4 治理效果

東三11－2#～12－1#層8516下工作面自然發(fā)火初期恰逢工作面遇地壘，推進(jìn)速度慢，給防火工作造成困難。考慮到提前撤架搬家隊(duì)組無接替面，先后采取頂板充填裂隙堵漏、上分層采空區(qū)噴灑氯化鎂、注氮?dú)庖种蒲趸?、相鄰工作面煤柱灌注粉煤灰堵漏、巷道外部噴漿堵漏以及工作面實(shí)施均壓通風(fēng)等措施，經(jīng)過80多天的綜合治理，工作面多推進(jìn)130 m并安全撤架。為順利過地壘創(chuàng)造了有利條件，同時(shí)保障了生產(chǎn)的正常接替。

另外，8516下工作面的后期封閉;相鄰密閉的加固堵漏;盤區(qū)東部通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化;8516、8518采空區(qū)對(duì)應(yīng)地面位置多條裂縫充填;地面黃泥灌漿等措施的實(shí)施徹底消除了東三11－2#～12－1#層?xùn)|部火區(qū)隱患，尤其地面黃泥灌漿效果尤為明顯。5月20日實(shí)施灌漿后，5月 26日開始東三 11#層 5516下1#、2#束管、5516下密閉內(nèi)、東三11#回風(fēng)尾取樣化驗(yàn)，CO氣體濃度為0，防滅火措施效果顯著。

5 結(jié)束語

忻州窯礦開采歷史悠久，井田內(nèi)小窯眾多，地面裂縫多，采空區(qū)存在各種隱性的漏風(fēng)通道。通過充填堵漏、阻化劑防滅火、注氮防滅火、均壓防滅火、采后灌漿等多種防滅火技術(shù)，成功治理了CO超限，確保了礦井安全生產(chǎn)。

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