尹 豹

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)澤州天安煤業(yè)有限公司，山西晉城048000）

就井下作業(yè)而言，影響安全的主要因素就是煤層自燃，按照相關(guān)數(shù)據(jù)得知，目前，我國(guó)的所有礦井內(nèi)，大概有一半左右的回采煤層存在自燃發(fā)火。由于要避免自燃發(fā)火在所開(kāi)采煤炭中，不少研究學(xué)者開(kāi)展了防滅火技術(shù)方面的研究，存在以下措施，三相泡沫、注氮、注凝膠、阻化劑的噴灑、注水到采空區(qū)等。當(dāng)對(duì)礦井進(jìn)行開(kāi)采期間，可以使用上面所講的措施來(lái)把煤層發(fā)生自燃所帶來(lái)的影響降低。因?yàn)閺V泛使用了沿空留巷技術(shù)，進(jìn)而緩解了一部分礦井在采掘交替時(shí)所產(chǎn)生的緊張狀況，可是會(huì)在一定程度上增加采空區(qū)的漏風(fēng)強(qiáng)度與漏風(fēng)率，這樣就會(huì)使采空區(qū)遺煤發(fā)生自燃發(fā)火的幾率增加。所以，在本文內(nèi)，把晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦的1506綜采工作面當(dāng)作工程案例，主要研究了防滅火技術(shù)在沿空留巷工作面采空區(qū)的使用，來(lái)保證礦井生產(chǎn)的安全性。

1 簡(jiǎn)述工程狀況

在晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦井田中，其面積大概在36km2左右，把該礦井的生產(chǎn)能力核定成1.8Mt/a，11號(hào)、7號(hào)、5號(hào)、3號(hào)、2號(hào)等煤層是需要開(kāi)采的主要煤層，所使用的開(kāi)拓手段是平硐、斜井，在現(xiàn)在，生產(chǎn)水平主要是+800m、600m左右。使用到礦井中的通風(fēng)方式是混合式的。該礦井所開(kāi)采的區(qū)域中，有比較復(fù)雜的水文地質(zhì)，在生產(chǎn)過(guò)程中，一般涌水量在356～423m3/h范圍中。

在1506綜采工作面中，對(duì)5號(hào)煤層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，若想對(duì)回風(fēng)巷進(jìn)行保留，所使用的沿空留巷措施是切頂卸壓，并且采面的傾向長(zhǎng)度的平均值是186m，其走向長(zhǎng)度的平均值是1658m，所使用的通風(fēng)方式是Y 型的，一般的通風(fēng)量是1780m3/min。在對(duì)5 號(hào)煤層進(jìn)行回采時(shí)，其煤層的平均厚度是3.5m，在頂板中最主要的就是粉砂巖與砂質(zhì)泥巖，該煤層一般的自燃發(fā)火周期在96～180d 之間。在采面開(kāi)采區(qū)域中，有比較復(fù)雜的地質(zhì)條件，并且DF21斷層影響著該工作面的回采。

2 分析沿空留巷工作面采空區(qū)遺煤發(fā)生自燃發(fā)火的風(fēng)險(xiǎn)

在采空區(qū)中的遺煤在發(fā)生自燃時(shí)要符合遺煤的自燃發(fā)火這一傾向；堆積的破碎狀態(tài)是煤體所表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)；有較好的供氧狀況。在該煤層中，自燃發(fā)火的傾向?qū)儆冖蝾?，最短的自燃發(fā)火周期是96d；所使用的留巷措施是切頂卸壓，Y型的通風(fēng)方式，在采空區(qū)中，漏風(fēng)強(qiáng)度與區(qū)域都比較大，進(jìn)而有良好的供氧狀況供給給遺煤；在對(duì)采面進(jìn)行回采時(shí)，由于煤炭回采、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等所帶來(lái)的影響，就會(huì)使不少煤炭遺煤留在采空區(qū)中。經(jīng)過(guò)對(duì)上面的因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，該工作面中的采空區(qū)中的遺煤發(fā)生自燃發(fā)火的風(fēng)險(xiǎn)比較大，要把所使用的防滅火技術(shù)方法給提出來(lái)，并且是針對(duì)性的，這樣就能使回采采面時(shí)的環(huán)境的安全性更高。

3 綜合的防滅火技術(shù)

3.1 采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

防火觀察點(diǎn)的布置，所布置的位置是靠近1502 采空區(qū)，1502 采空區(qū)與1506 綜采工作面相鄰，在測(cè)定采空區(qū)中的氣體成分時(shí)，要使用人工檢查與按時(shí)取樣等方式；把防火觀察點(diǎn)布置到該1506工作面的留巷側(cè)處、回風(fēng)的上隅角處、液壓支架的架擋處，并且防火觀察點(diǎn)在布置到的留巷側(cè)處時(shí)，相鄰觀察點(diǎn)之間的距離是60m，把人工檢查與按時(shí)取樣方式使用到所有觀察點(diǎn)中。在發(fā)現(xiàn)有導(dǎo)致自燃發(fā)火性質(zhì)的氣體存在于采空區(qū)中時(shí)，就要馬上采取針對(duì)性措施，來(lái)治理其自燃發(fā)火。

3.2 漏風(fēng)封堵技術(shù)的工作原理

當(dāng)未回采采面時(shí)，就是注漿固定留巷一側(cè)IDE 煤柱，所布置的注漿鉆孔的距離是10m，所選擇的注漿漿液是化學(xué)漿液，是高分子的、較好封堵成效的。用噴漿來(lái)堵漏該工作面的巷道的巷幫、底板與其進(jìn)風(fēng)一側(cè)的密閉墻，進(jìn)而使其漏風(fēng)量降低。由于持續(xù)推進(jìn)該工作面，就有漏風(fēng)裂隙出現(xiàn)在采空區(qū)和采面的底抽巷中，并且是貫通的，這樣就會(huì)使采空區(qū)的漏風(fēng)量增加，所以，要把采面底部的底抽巷進(jìn)行封閉，并且封閉會(huì)使用到瓦斯，這樣有利于對(duì)漏風(fēng)通道進(jìn)行隔絕。

對(duì)采面的供風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)對(duì)該工作面進(jìn)行回采時(shí)，要實(shí)際測(cè)試布置到留巷段處的測(cè)風(fēng)點(diǎn)在風(fēng)量不同時(shí)的采空區(qū)的漏風(fēng)強(qiáng)度、漏風(fēng)區(qū)域，最后結(jié)果得知，把工作面的供風(fēng)量要控制到1500m3/min 左右，而且風(fēng)巷與機(jī)巷的風(fēng)量的控制對(duì)應(yīng)的風(fēng)量約為400m3/min、1100m3/min 就可以使通風(fēng)符合采面正常生產(chǎn)的需要，并且采空區(qū)有較為小的漏風(fēng)。所以，要降低采面的供風(fēng)量，從1780m3/min下降到1500m3/min。

3.3 灌漿技術(shù)在采空區(qū)的工作原理

經(jīng)過(guò)由地面的東風(fēng)井灌漿站來(lái)集中灌漿該工作面的采空區(qū)。把管路布置到該工作面的風(fēng)巷中，并且該管路用于集中灌漿，數(shù)量是1 趟，把型號(hào)是?50mm 的灌漿管使用到留巷側(cè)，并且采空區(qū)中灌漿管布置著灌漿孔，相鄰灌漿孔之間的距離是30m，該灌漿孔可以循環(huán)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行灌漿，圖1就是其詳細(xì)的采面灌漿系統(tǒng)布置圖。

圖1 采面灌漿系統(tǒng)布置圖

當(dāng)最開(kāi)始開(kāi)采該工作面時(shí)，因?yàn)橛胁簧龠z煤存在于采空區(qū)，若想防滅火遺煤可以使用循環(huán)灌漿措施，在最開(kāi)始開(kāi)采時(shí)，一共使用的灌漿量大概在2.10×104m3左右；在采面一直回采到DF21斷層處時(shí)，由于斷層所產(chǎn)生的影響，就會(huì)降低了推進(jìn)速度、增加了采空區(qū)中的遺煤量而且遺煤是不完整的，所以，在這個(gè)過(guò)程中，要把灌注量增加，且使用黃泥灌漿，黃泥漿灌漿量累計(jì)在2.18×104m3左右。

3.4 采空區(qū)化學(xué)阻燃材料的灌注

按照井下巷道所布置的層位與層位之間的關(guān)系且化學(xué)阻燃材料的灌注的下降會(huì)影響著煤炭的回采，就把瓦斯抽采東翼的3號(hào)煤層巷進(jìn)行鉆孔給提出來(lái)，該工作面由于鉆孔，就會(huì)可以把化學(xué)阻燃材料灌注到該采空區(qū)中。在對(duì)鉆孔進(jìn)行布置時(shí)，要與采面傾向相同，相鄰鉆孔之間的距離是300m，所布置的組數(shù)是4 組、1 組內(nèi)存在的灌注鉆孔數(shù)量是4個(gè)。經(jīng)過(guò)把化學(xué)阻燃材料中的史達(dá)夫材料灌注到采空區(qū)中，就會(huì)促進(jìn)隔離形成于采空區(qū)中。在該工作面進(jìn)行回采的過(guò)程中一共灌注的史達(dá)夫化學(xué)阻燃材料大概在62t左右。

3.5 其他防滅火技術(shù)

當(dāng)對(duì)該工作面進(jìn)行回采時(shí)，可以把阻化劑噴灑在頂?shù)装?、煤壁的遺煤等處；稍微加快采面的推進(jìn)進(jìn)程等措施最快速度地把采空區(qū)中的所有遺煤送至窒息帶中。把密封墻體使用到留巷段中一些有不小漏風(fēng)的地方，并且使用的材料是高水充填的，使采空區(qū)中的漏風(fēng)量降低。

4 分析現(xiàn)場(chǎng)使用的效果

把測(cè)點(diǎn)布置到留巷段處，可以測(cè)定采空區(qū)中的自燃發(fā)火主要的氣體成分，把1號(hào)測(cè)點(diǎn)布置到最開(kāi)始回采期間，當(dāng)過(guò)DF21斷層時(shí)，可以對(duì)2號(hào)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置，圖2就是采空區(qū)內(nèi)CO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果圖。

圖2 采空區(qū)內(nèi)CO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果

在圖2 中能夠發(fā)現(xiàn)，CO 在過(guò)DF21斷層與最開(kāi)始回采時(shí)濃度都進(jìn)行了控制，一直要小于15×10-6，所使用的防滅火的措施的效果比較好。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）在該工作面中，所使用的留巷技術(shù)是切頂卸壓，該技術(shù)可以保留采面的風(fēng)巷，進(jìn)而服務(wù)于1508工作面的正常生產(chǎn)，與此同時(shí)，用Y 型通風(fēng)方式取代固有U型通風(fēng)方式。有不少因素會(huì)影響5號(hào)煤層，并且5號(hào)煤層是所開(kāi)采的煤層，那么就會(huì)有自燃發(fā)火的風(fēng)險(xiǎn)存在于采區(qū)的遺煤中，就會(huì)威脅采煤的安全性。

（2）把監(jiān)測(cè)采空區(qū)中存在的自燃發(fā)火的氣體成分的風(fēng)險(xiǎn)給提出來(lái)，把綜合防滅火方法給提出來(lái)，包括化學(xué)材料的灌注、灌漿、采空區(qū)中的漏風(fēng)下降等，而且還和采面推進(jìn)進(jìn)程加快、采空區(qū)中遺煤降低、阻化劑的噴灑等防滅火方法相輔助。在使用到現(xiàn)場(chǎng)之后，把CO在過(guò)DF21斷層與最開(kāi)始回采時(shí)的濃度進(jìn)行控制，要一直小于15 × 10-6，在對(duì)采面回采時(shí)，采空區(qū)中CO 濃度的監(jiān)測(cè)幾乎為零，綜合防滅火技術(shù)使用到現(xiàn)場(chǎng)的效果較好。