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        煤礦綜放工作面防滅火技術(shù)研究

        2020-03-02 16:06:52
        技術(shù)與市場 2020年5期
        關(guān)鍵詞:煤礦措施

        (兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦,山東 濟(jì)寧 273500)

        0 引言

        自然發(fā)火煤層,尤其是運(yùn)用綜采放頂煤工藝進(jìn)行開采的煤層,其采空區(qū)存在較多的浮煤,若不能及時處理,極易導(dǎo)致自燃問題。為有效避免內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生,在開采過程中可采取注凝膠、注氮等措施,以及運(yùn)用賽福特SF-3高分子材料來封堵采空區(qū)的沿空掘巷,可有效避免內(nèi)因火災(zāi)的產(chǎn)生。

        1 工程概況

        南屯煤礦井田,東邊起源為嶧山斷層,西邊臨界為里彥區(qū)和馬家樓斷層,南部則與北宿井田相臨,北邊接壤于東灘礦井。東西距離10.5 km,南北則存在5.2 km的寬度,共計(jì)為54.6 km2。該煤礦的設(shè)計(jì)公司為原華東煤炭基本建筑公司所設(shè)計(jì)。井田的地質(zhì)儲量設(shè)計(jì)為33 019.7萬t,可開采的儲量為21 465.9萬t。煤層共有7層,3上,3、16上、17層整區(qū)具有穩(wěn)定的可采性,6、15上、18上層則只有局部可采。可采的煤層共有12.54 m的厚度,其中3上、3層煤總厚8.56 m,煤層保持3°~15°的角度。該礦井的沼氣濃度較低,存在爆炸的風(fēng)險,各個煤層之間都存在自然發(fā)火的跡象。

        2 開采過程中的防滅火措施

        為有效避免內(nèi)部火災(zāi)的發(fā)生,南屯煤礦采用了采空區(qū)注氮、煤層注水等措施來實(shí)現(xiàn)防滅火目的。為了抑制自然發(fā)火的發(fā)生及延伸,提高生產(chǎn)的安全性,筆者結(jié)合自身工作實(shí)踐,提出了一些綜放工作面在開采過程中的綜合防滅火措施。

        2.1 建立監(jiān)測監(jiān)控和預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)

        1)建立束管監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測。在軌道順槽采空區(qū)設(shè)置一個單芯束管,膠帶順槽應(yīng)當(dāng)在采空區(qū)回風(fēng)隅角處設(shè)置一個單芯束管,并隨著作業(yè)面的掘進(jìn)不斷向外推移,與回風(fēng)暗斜井束管的主管路形成連接,聯(lián)接至監(jiān)測室,以完成O2,CO,CO2,N2等各種氣體的濃度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測,促使防滅火工作得以正常展開。

        2)建立監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測。在膠帶順槽JS2部位分別安裝1臺CO、CH4和溫度傳感器;膠帶順槽與煤壁之間的距離小于10 m處安裝1臺CH4傳感器;回風(fēng)隅角部位分別安裝1臺氧氣及一氧化碳傳感器,利用監(jiān)測系統(tǒng)來傳輸相關(guān)數(shù)據(jù),使其傳到調(diào)度指揮中心;在回風(fēng)隅角的關(guān)門柱處,每班都需要設(shè)置一氧化碳、氧氣及甲烷易攜式報警儀,這些儀器的負(fù)責(zé)人為每班的班組長,確保儀器可隨時使用;開展有效的人工監(jiān)測,運(yùn)用相應(yīng)的氣體檢測儀來抽取樣本,使用氣相色譜分析儀進(jìn)行分析,以此來檢測自然發(fā)火的狀況。人工采樣點(diǎn)的設(shè)置:進(jìn)風(fēng)及回風(fēng)隅角、回風(fēng)巷CO傳感器、10~60架范圍架后取點(diǎn)2個、留設(shè)的束管及其他異常部位。

        2.2 采取綜合防滅火措施

        1)注氮體系。采用移動式膜分離制氮設(shè)備來制造氮?dú)猓?jīng)過Φ 108無縫鋼管傳輸?shù)阶鳂I(yè)面中,每間隔4 h進(jìn)行一次注氮,停止生產(chǎn)檢修階段需要24 h注氮。

        2)注漿體系。在工業(yè)廣場之內(nèi)安裝相應(yīng)的注漿系統(tǒng),經(jīng)過Φ 159和Φ 108無縫鋼管分別傳輸?shù)杰壍理槻鄣拈_門部位和作業(yè)面,依據(jù)監(jiān)測的實(shí)際狀況來進(jìn)行運(yùn)用。

        3)噴灑阻化劑系統(tǒng)。采用移動式噴射泵來噴灑阻化劑,并經(jīng)過Φ 13高壓膠管傳輸?shù)阶鳂I(yè)面,每天都需要噴灑端頭。

        4)安裝防火門。分別在膠帶及軌道的順槽部位設(shè)置1個防火門。

        2012年12月,習(xí)近平總書記在廣東考察時指出:“要尊重人民首創(chuàng)精神,尊重實(shí)踐、尊重創(chuàng)造、鼓勵大膽探索、勇于開拓,聚合各項(xiàng)相關(guān)改革協(xié)調(diào)推進(jìn)的正能量?!边@里,他所談的正能量,與毛澤東同志所說的“調(diào)動一切積極因素,團(tuán)結(jié)一切可以團(tuán)結(jié)的力量”的基本精神是一致的。

        5)筑起隔離墻。在回采的過程中,每間隔50 m就需要在兩順槽筑起隔離墻,避免頂板塌落之后三角形懸頂區(qū)域形成導(dǎo)風(fēng)通道。

        2.3 終采和回撤期間的防滅火措施

        1)增強(qiáng)灑水。作業(yè)面應(yīng)當(dāng)延長至停采線50 m之后,及時有效地處理兩順槽端部的遺煤,充分潤濕粉碎煤體,減小煤體的氧化速率。

        2)強(qiáng)化觀測。在進(jìn)行停采及撤架的過程中,應(yīng)當(dāng)對作業(yè)面及采空區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格檢測,并及時校正CO與溫度傳感器,保證靈敏度及可靠性。

        3)適當(dāng)調(diào)節(jié)風(fēng)量。停采之后,應(yīng)當(dāng)對風(fēng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使其維持在800 m3/min左右,隨著支架回撤,在成為掩護(hù)架之后,作業(yè)面應(yīng)當(dāng)采取軌道順槽局部供風(fēng),利用Φ 800 mm風(fēng)筒聯(lián)接至回撤部位。

        4)設(shè)置感溫光纜。在兩順槽及停采線的切眼部位安裝感溫光纜,以實(shí)時監(jiān)測溫度變化。

        5)注入凝膠。在回撤支架的過程中,作業(yè)面頂板塌落之后應(yīng)立即注入凝膠,及時處理遺煤。

        6)筑造密閉墻。作業(yè)面在采取局扇供風(fēng)之后,需要永久封閉運(yùn)輸順槽部位的防火門。一旦完成回撤,則需要立即永久封閉上順槽處的防火門。

        2.4 密閉后采空區(qū)防滅火措施

        1)注氮。在封閉之后,應(yīng)及時注入氮?dú)猓⒋_保壓柱量維持在400 m2/h左右,利用作業(yè)面軌道順槽之內(nèi)的防滅火管道來進(jìn)行壓注,當(dāng)束管之內(nèi)氧氣的濃度降低到3%以下,則需要停止注入。

        2)對氣體進(jìn)行有效監(jiān)測。自封閉之后,開始采集束管及密閉內(nèi)外的樣品,并開展有效的檢測,充分了解采空區(qū)內(nèi)部氣體的變化狀況,同時對密閉內(nèi)、外形成的氣壓差進(jìn)行分析。

        4)涂刷封堵材料。通過將賽福特SF-3高分子材料噴涂在采空區(qū)兩側(cè)的沿空掘巷及兩順槽的穿層部位,以實(shí)現(xiàn)堵漏的目的。

        3 實(shí)施效果分析

        3.1 回采期間效果分析

        南屯煤礦在開展回采作業(yè)的過程中,對采空區(qū)內(nèi)的相關(guān)氣體進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)未產(chǎn)生煤層自燃現(xiàn)象,具備較好的防滅火效果。

        3.2 密閉后采空區(qū)防滅火效果分析

        南屯煤礦通過對密閉后采空區(qū)采取各個防滅火措施之后的氣體進(jìn)行分析可知,不存在煤層自燃問題,具有較好的防滅火作用。

        3.3 噴涂封堵材料效果分析

        南屯煤礦采空區(qū)在開展防滅火管理的過程中,由于壓力會對其兩側(cè)的沿空掘巷造成一定的影響,進(jìn)而導(dǎo)致煤巖柱出現(xiàn)裂縫,采空區(qū)出現(xiàn)漏風(fēng)問題。在運(yùn)用賽福特SF-3高分子材料進(jìn)行堵漏之后,利用了感溫光纜來監(jiān)測溫度的前后變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這是一種科學(xué)有效的防滅火措施。

        4 結(jié)語

        通過在南屯煤礦多年防滅火工作實(shí)踐,以及結(jié)合自身的一些防滅火知識,筆者認(rèn)為要想做好綜放工作面的防滅火工作,必須充分重視以下幾點(diǎn)。

        1)應(yīng)創(chuàng)建起有效地監(jiān)測監(jiān)控及預(yù)報體系,對采空區(qū)內(nèi)煤層發(fā)生的自燃狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測,并依據(jù)監(jiān)測的結(jié)果來進(jìn)行預(yù)報,及時采取有效的措施進(jìn)行預(yù)滅火。

        2)應(yīng)通過應(yīng)用噴灑阻化劑、注入氮?dú)獾却胧﹣黹_展防滅火工作,這樣可有效避免采空區(qū)發(fā)生火災(zāi)事故。

        3)在采空區(qū)周圍沿空掘巷的過程中,可以利用賽福特SF-3高分子材料來進(jìn)行堵漏,并再次壓制相應(yīng)的惰性氣體,這樣可達(dá)到更好的防滅火效果。

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