羅偉榮

（西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司安監(jiān)局，山西 太原 030053）

1 工作面概況

官地礦22610工作面蓋山厚300～652m，平均厚度476m，井下位于2#中六采區(qū)煤東南部。煤層平均厚度2.6m，傾角4°～10°，與3#煤層間距約12m?；夭善陂g瓦斯涌出量為24.53m3/min，煤塵火焰長(zhǎng)度為10mm，煤層具有爆炸性，屬易自然發(fā)火煤層。工作面采用獨(dú)立通風(fēng)方式。

工作面正巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1701m，副巷1734m，切眼280m。由于副巷640～880m為地質(zhì)構(gòu)造段，為了保證正常回采，在副巷610～890m處施工一補(bǔ)道，補(bǔ)道長(zhǎng)度280m，寬度65m。當(dāng)工作面回采至該補(bǔ)道處時(shí)，下隅角出現(xiàn)煙霧，監(jiān)測(cè)到CO氣體濃度達(dá)到500ppm，出現(xiàn)自然發(fā)火征兆，并且CO氣體仍處于上升趨勢(shì)，火災(zāi)有進(jìn)一步擴(kuò)大的可能。為了確保安全，遂對(duì)該工作面進(jìn)行了封閉治理。面對(duì)啟封后仍有復(fù)燃可能性的情況，必須認(rèn)真研究并采取專項(xiàng)防滅火技術(shù)，有效防范工作面回采期間自然發(fā)火。

2 工作面通風(fēng)系統(tǒng)

工作面采用“U”型通風(fēng)，正、副巷斷面均為矩形，斷面為4.2×3m2，配風(fēng)量為1760m3/min，風(fēng)流方向如圖1所示。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量24.53m3/min，其中風(fēng)排瓦斯量9.33m3/min，抽采量15.2m3/min，抽采率為62%。工作面瓦斯治理措施為本煤層順層鉆孔、高低位裂隙孔、頂板鉆孔、底抽巷順層鉆孔、頂板走向長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽采以及上隅角瓦斯抽采。

3 防滅火專項(xiàng)技術(shù)研究

3.1 高固水滅火材料灑注

3.1.1 材料性能

KYGXFMH型礦用防滅火高固水材料主要由粉末狀固體構(gòu)成，配水0.3%～0.5%使用，形成具有高可塑性膠體，對(duì)煤壁裂隙有充填、堵漏、吸熱降溫作用。該材料含水量高，保水、固水時(shí)間長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層隔氧、隔熱、降溫、滅火的作用，能有效阻止復(fù)燃，并有失水再生能力，形成凝膠時(shí)間根據(jù)具體情況可調(diào)能力。

圖1 官地礦22610工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖

3.1.2 灑注方式

一方面利用正巷靠近工作面停抽的本煤層抽放鉆孔及副巷注水孔盡可能多的壓注高固水材料，另一方面每隔一周向工作面后方灑一次高固水材料，標(biāo)準(zhǔn)為10kg/m2，進(jìn)回風(fēng)隅角為25kg/m2，如有特殊情況則縮短噴灑周期。

3.2 注氮防滅火

3.2.1 注氮裝備

根據(jù)該工作面地質(zhì)條件及現(xiàn)有裝備決定采用井下制氮設(shè)備進(jìn)行制氮。表1為DM-1000型礦用井下移動(dòng)式膜分離制氮裝置。工作面需注氮能力為900m3/h，管路末端的絕對(duì)壓力應(yīng)不低于0.22MPa。根據(jù)防火經(jīng)驗(yàn)，注氮量一般為5m3/min左右。

表1 DM-1000型礦用井下移動(dòng)式膜分離制氮裝置參數(shù)

3.2.2 注氮系統(tǒng)

工作面移動(dòng)制氮機(jī)安設(shè)地點(diǎn)位于工作面副巷口進(jìn)風(fēng)側(cè)，輸?shù)苈防迷ぷ髅娓毕锫袢胂掠缃堑摩?55mm抽采管路軟管。管路從副巷制氮機(jī)敷設(shè)至工作面下隅角埋入采空區(qū)，轉(zhuǎn)彎處、進(jìn)風(fēng)隅角埋管處管路連接采用耐壓橡膠軟管，注氮釋放管口處于采空區(qū)氧化帶內(nèi)，位置定為距工作面下隅角采空區(qū)30m內(nèi)。

3.2.3 注氮要求

每當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)那么多錯(cuò)誤時(shí)，其實(shí)作為評(píng)委的我們心里想的是：他的老師是怎么教的呢！這么多的錯(cuò)都不管，都聽不出來(lái)，還怎么教！其實(shí)，這些學(xué)生中不乏許多素質(zhì)不錯(cuò)、能力很強(qiáng)的，只要老師正確指點(diǎn)，他們很快就能改好。

按工作面需注氮量900m3/h嚴(yán)格控制最大注氮量，并且做好注氮泵、注氮管路的日常維護(hù)；密切監(jiān)測(cè)制氮壓縮機(jī)的壓力和溫度、制氮機(jī)出口氮?dú)鈮毫?、流量和濃度；?yán)格遵守工作面啟封后注氮安全措施”，防止發(fā)生氮?dú)庑孤┦鹿省?/p>

3.3 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

根據(jù)《工作面防滅火管理規(guī)定》，工作面以CO、C2H2、C2H4、C2H6為發(fā)火標(biāo)準(zhǔn)性監(jiān)測(cè)氣體。CO濃度3×10-4為工作面防火臨界指標(biāo)，安全濃度為1×10-4以下。當(dāng)風(fēng)流中監(jiān)測(cè)到C2H2、C2H4、C2H6氣體時(shí)無(wú)論何種情況皆為達(dá)到防火臨界指標(biāo)。

通過工作面各個(gè)地點(diǎn)的束管監(jiān)測(cè)、傳感器監(jiān)控及人工檢測(cè)3種手段共同作用，實(shí)現(xiàn)工作面防火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

（1）束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

通過在采空區(qū)敷設(shè)的2路、進(jìn)風(fēng)隅角敷設(shè)的1路、回風(fēng)隅角敷設(shè)的1路、工作面回風(fēng)敷設(shè)的1路及工作面20#、50#、80#、110#支架各敷設(shè)的1路束管，每班進(jìn)行抽氣實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作面氣體成分變化情況。

（2）安全監(jiān)測(cè)

（3）紅外線監(jiān)測(cè)

利用紅外成像儀對(duì)整個(gè)工作面支架后方煤壁及頂煤進(jìn)行溫度探測(cè)，每班一次，做好記錄。并對(duì)其一周監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，發(fā)現(xiàn)異常，立即匯報(bào)并做相應(yīng)準(zhǔn)備。

（4）人工檢測(cè)

每班瓦檢員對(duì)工作面、進(jìn)回風(fēng)流、上下隅角的CO、CH4、溫度巡回檢測(cè)3次，并對(duì)回風(fēng)流與全風(fēng)壓混合處下風(fēng)側(cè)風(fēng)流中的配電點(diǎn)、機(jī)電硐室處的CO、CH4保證一次檢測(cè)。每班安排專人對(duì)工作面、進(jìn)回風(fēng)流、上下隅角及75#支架后的氣體進(jìn)行采樣，實(shí)驗(yàn)室分析如有異常，立即上報(bào)并采取相應(yīng)措施。瓦檢員必須攜帶齊全相應(yīng)的儀器，并實(shí)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常立即上報(bào)，并相應(yīng)的增加支架測(cè)點(diǎn)數(shù)量。

4 效果

圖2為工作面啟封后采用防滅火技術(shù)后氣體變化情況。由圖可知，實(shí)施防滅火技術(shù)后，CO濃度由原來(lái)的100×10-6下降為40×10-6，且有進(jìn)一步下降趨勢(shì)；溫度穩(wěn)定在23℃左右，無(wú)明顯的大幅度跳躍；O2及CO2濃度也很穩(wěn)定。表明采用防滅火技術(shù)后，各項(xiàng)發(fā)火指標(biāo)穩(wěn)定，火區(qū)得到了有效控制。

圖2 防滅火后各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)工作面存在較嚴(yán)重的自然發(fā)火隱患，在工作面啟封后，為防止工作面回采期間發(fā)生自然發(fā)火，通過認(rèn)真研究，提出了采取向采空區(qū)注氮、高固水材料灑注與強(qiáng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控相結(jié)合的防滅火措施。在啟封后10個(gè)多月的回采過程中，各項(xiàng)發(fā)火指標(biāo)皆穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)，防滅火工作取得了良好效果，保障了工作面安全回采。