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        易自燃煤層采煤工作面預(yù)防自然發(fā)火措施

        2018-11-01 05:44:54裴寶平
        山東煤炭科技 2018年10期
        關(guān)鍵詞:煤礦措施作業(yè)

        裴寶平

        (山西汾西礦業(yè)集團(tuán)正暉煤礦管理分公司,山西 隰縣 041300)

        1 引言

        正暉煤礦當(dāng)前主要開采己16-17煤層,開采工藝為炮采炮掘工藝,屬于殘采階段。礦井瓦斯絕對涌出量為1.83 m3/min,相對涌出量為2.82 m3/t;CO2絕對涌出量為2.29 m3/min,相對涌出量為3.53 m3/t,鑒定為低瓦斯礦井。該煤礦己16-17煤層煤塵具有爆炸性,爆炸指數(shù)為17.66%,該煤層多次發(fā)生自燃現(xiàn)象,自然發(fā)火期約為1~3個月,記錄顯示最短自然發(fā)火時間為20d,因此,做好己16-17煤層自然發(fā)火的預(yù)防措施,是保障該煤礦高效高產(chǎn)安全開采的基礎(chǔ)。

        該煤礦因采掘接替的需要,在殘采階段從24092下工作面風(fēng)巷外側(cè)重新設(shè)定24092外工作面。當(dāng)24092下工作面推進(jìn)至24092外機(jī)巷處工作面倒向到24092外工作面,此時必須先對24092外工作面進(jìn)行開采,待完成后再搬回24092下工作面進(jìn)行開采。因此即24092下工作面有2.5個月的停采時間,在該時間段里24092外工作面與采空區(qū)是相互連通的狀態(tài),非常容易發(fā)生自然發(fā)火現(xiàn)象,影響到24092下和24092外兩個工作面的開采安全,24092下工作面倒向前示意圖如圖1所示。因此制定該煤礦24092下工作面的自然發(fā)火防治措施,保障煤礦的開采安全。

        圖1 24092下工作面倒向前示意圖

        2 影響自然發(fā)火因素分析

        煤炭自然發(fā)火主要是指具有自燃傾向性的煤被氧化、升溫、燃燒的過程,從煤炭發(fā)生自燃的必要因素來進(jìn)行分析。

        (1)工作面的采煤方法對自然發(fā)火的影響。炮采工藝會給采空區(qū)留有相應(yīng)的殘煤,為自然發(fā)火提供了基礎(chǔ)條件。

        (2)工作面的回采工藝對自然發(fā)火的影響。炮采工藝使得煤體比較破碎,表面積增大,能增加與氧氣的接觸面,加速煤料的氧化,當(dāng)散熱條件不好時就會造成升溫過快發(fā)生煤炭自然發(fā)火。

        (3)工作面的風(fēng)速、風(fēng)量對自然發(fā)火的影響。24092下工作面停采階段,24092外工作面與采空區(qū)是相互連通的狀態(tài),外界風(fēng)流經(jīng)過會造成新鮮空氣在采空區(qū)的擴(kuò)散,為煤的自燃提供了充足的氧氣。

        (4)工作面推進(jìn)速度對自然發(fā)火的影響。工作面的推進(jìn)速度會造成浮煤的堆放時間和位置發(fā)生相應(yīng)的變化,從而影響到浮煤的自燃。

        通過對影響自然發(fā)火因素的分析,掌握了煤炭自然發(fā)火的基礎(chǔ)條件。正暉煤礦安全科基于影響自然發(fā)火的因素,針對24092下工作面的實際工況,制定了24092下工作面預(yù)防自然發(fā)火的技術(shù)措施。

        3 預(yù)防自然發(fā)火的措施研究

        3.1 隋化采空區(qū)

        (1)在24092下工作面的開采當(dāng)中,距離停采線40 m時就必須從24092下工作面向采空區(qū)噴灑阻化劑溶液來達(dá)到預(yù)防自然發(fā)火的目的,阻化劑溶液為濃度20%的MgCl2飽和溶液。該工作面回采階段阻化劑溶液噴灑量達(dá)到了41.5t,實踐效果表明阻化劑溶液能有效地抑制采空區(qū)浮煤的自燃。

        (2)在距離工作面停采線30m時,每間隔10m事先預(yù)鋪設(shè)注阻管路,停采期間能利用注阻管路及時地進(jìn)行注阻和注水作業(yè)。

        (3)設(shè)計安裝2臺制氮機(jī)組,注氮量1500m3/h,氮氣濃度97%,通過接設(shè)管路同時向采空區(qū)輸送氮氣。

        (4)24092下工作面停采的2.5個月期間,在24092外工作面上隅角通過水槍進(jìn)行注阻,防煤炭自燃。

        3.2 加快回采速度,提高回采率

        24092下工作面采用炮采炮掘工藝,在推進(jìn)期間應(yīng)該及時組織對浮煤的清理作業(yè),保障采空區(qū)內(nèi)不存在有浮煤,從而在源頭上切斷煤炭發(fā)生自燃的現(xiàn)象。在24092下工作面的推進(jìn)實踐當(dāng)中,經(jīng)驗表明該工作面月推進(jìn)速度大于72 m時,在采空區(qū)的停留時間將小于20 d的最短自然發(fā)火時間,滿足防火需要。

        3.3 降低工作面風(fēng)壓,減少風(fēng)流擴(kuò)散半徑

        24092下工作面停采后,必須降低工作面風(fēng)壓,減少風(fēng)流擴(kuò)散半徑。具體措施為:在下機(jī)巷口建臨時風(fēng)門一組;拆除24112擋風(fēng)墻刮板輸送機(jī);對擋風(fēng)墻進(jìn)行維修、堵漏;對下機(jī)巷進(jìn)行噴漿,厚度控制在50 mm左右,增加下機(jī)巷的支護(hù)效果,強(qiáng)化漏風(fēng)封堵效果。

        3.4 隔絕采空區(qū)供氧的措施

        該工作面停采后,必須在工作面老塘方向懸掛風(fēng)障起到阻隔氧氣的作用,如圖2所示。

        圖2 工作面預(yù)防自然發(fā)火措施示意圖

        3.5 技術(shù)管理措施

        (1)對24092下機(jī)巷的防塵設(shè)備的供水管路進(jìn)行檢修,保障供水管路的供水壓力。(2)24092下工作面停采期間,風(fēng)障需要覆蓋到降溫防止自燃。(3)臨時風(fēng)門設(shè)定的位置需要安設(shè)刮板輸送機(jī),調(diào)整風(fēng)量在180 m3/min左右,降低向老塘的供風(fēng)量。(4)采空區(qū)的注阻和注水必須分開作業(yè),前半月主要進(jìn)行噴灑20%的MgCl2飽和溶液阻化劑的作業(yè),后半月進(jìn)行注水作業(yè),作業(yè)時間控制在2.5h左右。(5)通風(fēng)部需要安排專人每天對24092工作面區(qū)域的的通風(fēng)情況及通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行檢修,保障通風(fēng)系統(tǒng)運行的可靠性和安全性。(6)24092下工作面停采期間,每班安排救護(hù)隊員跟蹤檢測一氧化碳、二氧化碳、溫度、瓦斯等數(shù)據(jù)指標(biāo),并及時進(jìn)行匯報。(7)成立施工部門,全面負(fù)責(zé)供水管路、鋪設(shè)注阻管路和風(fēng)障的技術(shù)管理工作,同時配合通風(fēng)部門及時完成相應(yīng)的注阻、注水工作。

        4 實踐效果分析

        對預(yù)防技術(shù)措施實施前后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測,結(jié)果如表1所示。

        從表1數(shù)據(jù)可以看到,預(yù)防技術(shù)措施實施后,CO、CO2和CH4濃度都明顯地降低了,工作面上隅角和采空區(qū)的溫度分別降到 25℃和24℃,可以有效地防止煤層自然發(fā)火情況的發(fā)生。

        表1 預(yù)防技術(shù)措施實施前后對比表

        5 結(jié)語

        正暉煤礦24092下工作面預(yù)防自然發(fā)火措施的成功實施及實踐效果表明,該技術(shù)措施能有效地預(yù)防自然發(fā)火。該預(yù)防發(fā)火技術(shù)措施的成功經(jīng)驗為易自燃煤層工作面倒向后自然發(fā)火措施的制定提供了相應(yīng)的經(jīng)驗,為實現(xiàn)煤礦的安全開采,提高煤炭的回采率奠定了基礎(chǔ)。

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