光建鋼
(山西汾西礦業(yè)集團兩渡煤業(yè)公司,山西 靈石 031302)
隨著采礦行業(yè)的日新月異,綜合機械化、智能化水平越來越高,煤層開采厚度越來越厚,有效減輕了勞動強度;但工作面的回采丟煤嚴重,極易引起采空區(qū)煤層自燃發(fā)火,引起CO、CO2集聚;導致采空區(qū)、工作面火災(zāi);火災(zāi)導致井下大型綜采設(shè)備難以及時移出而被吞沒,造成重大經(jīng)濟損失和嚴重的生產(chǎn)安全事故。多年的開采實踐證明:為保障后期臨近采區(qū)安全生產(chǎn)和節(jié)約資源,開采時有效地降低著火概率,在采空區(qū)增設(shè)注水設(shè)備、灌漿站、注氮站及阻化劑等的防滅火設(shè)備及設(shè)施。
兩渡礦生產(chǎn)能力90萬t/a,兩渡礦21007綜采面位于二采區(qū)上部,傾斜長190 m,工作面走向長2 400 m。現(xiàn)采用一次采全高開采9+10號煤層,工作面煤層平均厚度為4.35 m,煤層傾角為3°~10°。9號煤層煤的吸氧量0.62 cm3/g,含硫高,自燃傾向性等級為Ⅱ類,屬自燃煤層;10號煤層煤的吸氧量0.64 cm3/g,自燃傾向性等級為Ⅱ類,均屬自燃煤層;礦井瓦斯等級為瓦斯礦井。21007工作面布置見圖1。
該礦的煤炭自燃發(fā)火較嚴重,同時由于21007綜放工作面巷道布置長和回采時間長,煤炭自燃幾率高,隔絕煤炭自燃的4個條件的一個或者幾個,采取如下防滅火設(shè)備及措施。
圖1 21007工作面布置方式
兩渡礦21007綜采面煤層開采9+10號煤,9+10號煤之間含有0.3~0.7 m的,在采用材料巷和運輸巷布置預(yù)裂鉆孔和注水鉆孔。預(yù)裂鉆場硐室沿巷道每隔30 m布置一個,分別仰角為45°~60°的鉆孔,孔長100 m,將9號煤下夾矸爆破粉碎;注水鉆孔提前工作面10 m布置一組,分別仰角45°~60°鉆孔,孔長100 m,24 h不停注水,降低煤塵和破碎煤巖,增加工作面的回采率,減少丟煤,防止采空區(qū)的CO集聚。
工作面割煤時定期人工打鉆探測煤層厚度情況,及時調(diào)整工作面坡度進行跟底回采,加強工作面頂板管理,提高回采率。
為防止采空區(qū)自燃發(fā)火,研究本礦實踐經(jīng)驗和采空區(qū)三帶狀態(tài),回風巷采空區(qū)噴灑阻化劑,地面泥漿站輸送黃泥漿,軌道巷布置移動注氮站,防止工作面采空區(qū)煤層自燃發(fā)火。
2.2.1 噴灑阻化劑
21007工作面回風巷的設(shè)備列車布置兩輛礦車,將工業(yè)CaCl2按20%的濃度倒入1 t礦車內(nèi)攪拌均勻配成溶液作為阻化劑藥箱;加壓泵將阻化劑通過Φ125 mm高壓膠管壓至采空區(qū),末端用Φ13 mm的膠管和噴槍相連,利用每隔5組支架的間隙向采空區(qū)噴灑,噴灑至少6 min/次,流量不小于35 L/min。正常回采期間每班噴灑一次。由于停產(chǎn)時間長、過斷層回采速度慢、收尾持續(xù)時間長,采空區(qū)必須加大噴灑濃度、噴灑頻率,提高阻化劑滅火隔熱降溫能力。噴灑阻化劑工藝圖如下頁圖2所示。
2.2.2 布置黃泥灌漿設(shè)備
圖2 移動式噴灑阻化劑工藝圖
該礦二采區(qū)回風井地面布置黃泥灌漿站,黃泥漿液按3∶1水土質(zhì)量比配置,從地面的豎直的黃泥鉆孔,再通過預(yù)先鋪DN200無縫鋼管輸送至21007工作面端頭進行采空區(qū)灌漿,采用埋管灌漿。灌漿分為無CO預(yù)防性灌漿和有CO灌漿。回采工作面沒有檢查出CO時,可不進行灌漿。當遇到斷層、設(shè)備故障時,同時束管監(jiān)測的CO超標或溫度升高等發(fā)火征兆時,開始隨采隨灌,灌漿量為150 m3/d。
2.2.3 增設(shè)注氮防滅火設(shè)備
在工作面注氮硐室布置移動式制氮機,采用埋管式注氮方法向采空區(qū)進行連續(xù)注氮。管路沿注氮硐室材料巷幫敷設(shè),距工作面250 m處設(shè)置三通將管路分為兩趟Φ159注氮管,采空區(qū)采用花管埋入,按照30 m邁步方式進行注氮,降低了氧氣與遺煤的接觸時間,防止煤炭自燃發(fā)火。
1)根據(jù)采掘工程平面圖,在盲巷、采空區(qū)及時施密閉墻,并預(yù)埋注漿孔、觀測孔、放水孔;同時在工作面端頭、密閉墻、應(yīng)急救援室等配備足夠的消防滅火器材和通風設(shè)備。
2)在材料巷鋪設(shè)消防灑水管路,每隔100 m安裝三通閥并備有足夠的軟管,檢修班灑水降塵、防滅火,同時達到滅火的目的。
3)工作面采用均壓通風,合理選擇通風機和構(gòu)筑物,及時封堵巷道漏風點,防止漏風產(chǎn)生。
該礦采用地面JSG-7固定式束管采樣系統(tǒng),能分析氣體種類包括O2、CO、CO2、CH4等氣體。在回風巷道下幫鋪設(shè)布置一趟2芯束管,并用DN80的鋼管保護,鋪設(shè)長度2 400 m,移動束管監(jiān)測系統(tǒng)管路超前工作面60~120 m布置。束管收集的氣體在地面固定式束管采樣系統(tǒng)及時檢查CO濃度,同時每班人工進行一次CO濃度監(jiān)測,及時修正和監(jiān)測CO濃度。若發(fā)現(xiàn)超出CO規(guī)定濃度,及時采取綜合防滅火措施。從回采初期到回收末期,CO濃度都符合要求,未發(fā)現(xiàn)自燃發(fā)火[1-3]。
兩渡礦根據(jù)二采區(qū)9+10號煤具有自燃發(fā)火的傾向性,對二采區(qū)21007工作面采用合理的通風方式和增設(shè)防滅火設(shè)備設(shè)施及滅火措施,大大降低了采空區(qū)自燃發(fā)火的傾向性,保證了回采期間的工作安全和工作面的作業(yè)環(huán)境的改善。