王興強(qiáng)

（霍州煤電集團(tuán)河津騰暉煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 河津 043300）

1 工程概況

騰暉煤礦隸屬于霍州煤電集團(tuán)，1201工作面處于該礦十二層盤區(qū)回風(fēng)上山北翼，同上部10#、11#火區(qū)的垂直距離為150m。盡管一直在對10#、11#火區(qū)進(jìn)行治理，但近來年對火區(qū)的范圍和火勢情況都無法明確。2015年1月28日，因供電質(zhì)量問題導(dǎo)致九層主要通風(fēng)機(jī)停止作業(yè)，6min后通風(fēng)機(jī)才重新恢復(fù)通風(fēng)。此時(shí)對1201工作面的CO濃度進(jìn)行測試，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機(jī)尾處CO濃度1000ppm。為查明CO濃度升高原因，對工作面進(jìn)行封閉氣樣分析。氣樣分析結(jié)果表明CO濃度升高的原因不是來外1001、901和1201采空區(qū)。工作面的通風(fēng)負(fù)壓、漏風(fēng)及通風(fēng)系統(tǒng)的相互影響等因素，導(dǎo)致工作面上部區(qū)域的氧氣量增加，從而導(dǎo)致了CO的大量產(chǎn)生，帶到1201尾巷處而造成CO濃度超限。1201工作面上部區(qū)域的火區(qū)位置的確定是該工作面防滅工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，本論文主要是利用測氡法與鉆孔探測技術(shù)來對火區(qū)位置進(jìn)行確定，然后在該工作面采空區(qū)采用注氮技術(shù)實(shí)施注氮從而惰化采空區(qū)起到防滅火的目的。測氡法、鉆孔探測、注氮技術(shù)的綜合應(yīng)用，有效地降低了1201工作面CO的濃度，數(shù)據(jù)檢測結(jié)果表明CO的濃度已下降到140ppm，同時(shí)表現(xiàn)出下降趨勢，C2H4、C2H6等有害氣體濃度也得到了控制，降低到安全水平。充分說明騰暉煤礦1201工作面采空區(qū)綜合防滅火技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用合理，滅火效果顯著。

2 高溫異常區(qū)域的探測

地面測氡法主要是測量各點(diǎn)氡濃度的擴(kuò)散情況，根據(jù)氡濃度最大范圍來對該工作面的高溫異常區(qū)域進(jìn)行大致確定。結(jié)合鉆孔探測對具體位置的溫度值及埋藏深度進(jìn)行確定，掌握詳細(xì)的火區(qū)實(shí)況。

2.1 地面測氡

本次主要是采用CD-1α杯測氡儀進(jìn)行地面測氡作業(yè)。探測區(qū)域如圖1所示：主要包括920回風(fēng)巷、915運(yùn)輸巷、915回風(fēng)巷、916運(yùn)輸巷的對應(yīng)地表區(qū)域，一采區(qū)九層的軌道上山和皮帶上山和對應(yīng)地表區(qū)域?？倕^(qū)域面積達(dá)70000m2。以網(wǎng)格布置測點(diǎn)，規(guī)格為10m×10m，整個(gè)區(qū)域作業(yè)時(shí)間為30d。

圖1 測氡探測井下高溫異常區(qū)域范圍圖

在1201工作面回采期間，對1201采空區(qū)對應(yīng)地表區(qū)域進(jìn)行了地面測氡作業(yè)，探測區(qū)域范圍如圖2所示，總區(qū)域面積達(dá)160000m2。以網(wǎng)格布置測點(diǎn)，規(guī)格為20m×20m，整個(gè)區(qū)域作業(yè)時(shí)間為30d。通過對氡擴(kuò)散濃度的數(shù)據(jù)測量及數(shù)據(jù)處理，得到區(qū)域內(nèi)高溫異常區(qū)域分布圖。接著采用鉆孔探測來確定，對具體位置的溫度值及埋藏深度進(jìn)行確定。

圖2 測氡1201工作面采空區(qū)測氡示意圖

2.2 鉆孔探測

本次鉆孔探測主要是采用熱電偶和紅外測溫儀測試鉆孔內(nèi)溫度，采用抽氣泵抽取鉆孔內(nèi)氣體進(jìn)行分析。在920回風(fēng)巷、915運(yùn)輸巷、915回風(fēng)巷、916運(yùn)輸巷、一采區(qū)九層的軌道上山、一采區(qū)九層皮帶上山各實(shí)施2個(gè)地面探測鉆孔。確定1201工作面氣體的來源和溫度。

根據(jù)地面測氡技術(shù)和鉆孔探測結(jié)果，綜合分析1201工作面的高溫異常區(qū)域?yàn)?15回風(fēng)巷與915運(yùn)輸巷之間的煤柱區(qū)域。在確定的高溫異常區(qū)域內(nèi)，采用黃泥復(fù)合膠體防滅火技術(shù)進(jìn)行注漿滅火。在該高溫異常區(qū)域內(nèi)布置8個(gè)鉆孔，通過鉆孔灌注膠體材料，用來實(shí)現(xiàn)對火區(qū)與生產(chǎn)開采區(qū)進(jìn)行隔離。后期為保障1201工作面回采的安全，防止1201工作面采空區(qū)的遺煤因自燃發(fā)生火災(zāi)，針對1201采空區(qū)實(shí)施注氮防滅火的技術(shù)措施。

3 注氮惰化1201采空區(qū)

檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)1201工作面CO濃度超限后，立即停止作業(yè)并對工作面進(jìn)行封閉。準(zhǔn)備采用插管注氮措施來對1201工作面采空區(qū)進(jìn)行惰化處理。選用DT-600/6型煤礦用移動(dòng)式碳分子篩制氮裝置。1203回風(fēng)巷進(jìn)行鉆孔作業(yè)，終孔位置設(shè)定在1201運(yùn)輸巷下側(cè)幫部，距離工作面20m，30m，50m的位置分別設(shè)置1個(gè)終孔位置。鉆孔作業(yè)完成后，采用Φ75mm鋼管連接到制氮機(jī)上，管路鋪設(shè)為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風(fēng)巷→1201運(yùn)輸巷→注氮位置。從而向1201工作面采空區(qū)內(nèi)進(jìn)行注氮作業(yè)，惰化采空區(qū)，起到防滅火的目的。注氮管路鋪設(shè)路線為：一采九層煤上山→鉆孔→1203回風(fēng)巷→1201運(yùn)輸巷→注氮位置。

注氮作業(yè)的技術(shù)措施：（1）由煤礦測量隊(duì)做好施工方位和角度線的確定，鉆孔作業(yè)嚴(yán)格按確定位置進(jìn)行打鉆，終孔位置超出1201運(yùn)輸巷下幫500mm，離底板600mm為合適即可。（2）保障套管的連接牢固，無漏風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生。（3）注氮作業(yè)時(shí)先向距離工作面20m的第1個(gè)鉆孔內(nèi)注氮，然后對區(qū)域內(nèi)的氣體數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測后，根據(jù)實(shí)況再?zèng)Q定是否向第2、第3鉆孔內(nèi)注入氮?dú)狻＃?）防滅火工作的后期，注氮作業(yè)是否繼續(xù)進(jìn)行，需要根據(jù)1201工作面采空區(qū)的氣樣分析結(jié)果進(jìn)行確定。（5）注氮期間，如采面上、下隅角等處氧氣濃度可能較低，揭示警標(biāo)，禁止人員逗留或進(jìn)入，檢測人員不得進(jìn)入氧氣濃度低于18%的區(qū)域檢查。（6）注氮管路的鋪設(shè)要求平直穩(wěn)，接頭處要保證不漏氣，鋼管支點(diǎn)必須要求有4點(diǎn)以上，保障管道安全。

4 效果評價(jià)

2015年1月28日，一采區(qū)九層主通風(fēng)機(jī)恢復(fù)通風(fēng)后，尾巷出口CO濃度700ppm，采面機(jī)尾處CO濃度1000ppm。2015年1月29日，工作面尾巷處CO濃度達(dá)3009ppm，C2H6濃度307ppm，C2H4濃度16ppm，CH4濃度0.78%；上隅角處CO濃度0，C2H4濃度0，C2H6濃度3ppm，CH4濃度0.14%。2015年2月3日～5日，上隅角處沙袋密閉內(nèi)，CO濃度21094ppm，C2H4濃度151ppm。

針對1201工作面采空區(qū)實(shí)施注氮惰化技術(shù)措施后，在2015年4月10日～31日對1201工作面密閉回風(fēng)巷中的氣樣進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)顯示CO平均濃度為142ppm，最高濃度為389ppm，最低濃度為0。C2H4平均濃度為3.5ppm，最大濃度為4ppm，最小濃度為3ppm。從檢測數(shù)據(jù)可以看到，針對1201工作面采空區(qū)注氮惰化技術(shù)措施效果比較理想，已有效地控制了1201工作面采空區(qū)遺煤的自然發(fā)火現(xiàn)象，降低了CO、C2H4等有害氣體的濃度，實(shí)現(xiàn)了該采空區(qū)防滅火的目的。

5 結(jié)語

（1）工作面回采期間，采空區(qū)遺煤自然發(fā)火是煤礦安全工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，不及時(shí)進(jìn)行處理就容易引發(fā)相應(yīng)的煤礦安全事故。

（2）傳統(tǒng)單一的地表掩埋、黃泥灌漿等滅火技術(shù)的效果不佳，利用先進(jìn)的地面測氡探測技術(shù)對工作面的高溫異常區(qū)域進(jìn)行確定，再采用鉆孔探測確定位置和深度，其次進(jìn)行鉆孔注漿技術(shù)。針對采空區(qū)再實(shí)施注氮技術(shù)的應(yīng)用，能有效地控制CO等有害氣體的超限。

（3）多種防滅火措施的綜合使用，使騰暉煤礦1201工作面的采空區(qū)遺煤自然發(fā)火問題得到控制，有效地降低了火區(qū)內(nèi)CO、C2H4等有害氣體濃度。本次對1201工作面采空區(qū)的防滅火的治理合理，效果良好。