盧軍勤

（山西焦煤霍州煤電隆博煤業(yè)有限公司，山西臨汾 042100）

火災(zāi)是煤礦井工開采的五大災(zāi)害之一，預(yù)防為主、防控結(jié)合是煤礦火災(zāi)的重要防治手段[1-2]。隆博煤業(yè)2下號煤層為自燃煤層，采空區(qū)防滅火是實(shí)現(xiàn)礦井安全開采的重點(diǎn)。

1 工程概況

隆博煤礦生產(chǎn)能力為90×104t/a，現(xiàn)開采2 號下煤層，上距2 號上煤層9.85～19.66m，平均14.51m；2 號下煤層平均厚3.85m，煤層傾角0°～5°。礦井8504 工作面北部為8505采空區(qū)，東部緊挨河吉高速公路，南部為設(shè)計(jì)8503 工作面實(shí)體區(qū)域，西部為2 號下煤層三條開拓大巷，其上覆為2號上煤層部分不可采實(shí)體區(qū)域。8504工作面傾斜長156.5m，走向長1181m，采用一次采全高開采。根據(jù)隆博煤礦瓦斯參數(shù)測試報(bào)告，隆博煤礦為低瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為6.56m3/min，相對瓦斯涌出量為3.5m3/t。2 號下煤層自燃傾向性等級均為Ⅱ級，屬自燃煤層。

2 工作面火災(zāi)防治技術(shù)

2.1 束管監(jiān)測方案

束管監(jiān)測系統(tǒng)是礦井防滅火的重要監(jiān)測手段，采用束管監(jiān)測系統(tǒng)對回采面進(jìn)、回風(fēng)順槽的散熱帶、氧化帶、窒息帶以及回風(fēng)上隅角的氣體進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)氣體含量判定采空區(qū)遺煤自燃情況，主要監(jiān)測為O2、N2、CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2。束管監(jiān)測分為正?；夭善陂g監(jiān)測和停采密閉后采空區(qū)監(jiān)測。正常回采期間，在工作面兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)順槽，分別安裝一套束管采樣器，每套束管采樣器在采空區(qū)內(nèi)包括3個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)間距為30m，布置在工作面后方90m 范圍內(nèi)，對該區(qū)域采空區(qū)氣體進(jìn)行監(jiān)測；隨工作面回采，上下順槽同時(shí)觀測，束管每30m進(jìn)行一次斷管邁步，上隅角束管隨工作面推進(jìn)隨采隨移。停采密閉后采空區(qū)監(jiān)測，同樣在工作面兩側(cè)順槽密閉分別布置束管監(jiān)測點(diǎn)和觀測孔，對采空區(qū)氣體進(jìn)行長期監(jiān)測。見圖1。

圖1 束管監(jiān)測布置圖

2.2 黃泥灌漿防滅火

（1）灌漿參數(shù)。根據(jù)隆博煤礦實(shí)際情況，采用采后灌漿技術(shù)進(jìn)行采空區(qū)防滅火，即工作面回采結(jié)束后，將整個(gè)采空區(qū)封閉起來后利用標(biāo)高相對高的順槽密閉進(jìn)行灌漿[3-4]。參考煤礦注漿防滅火技術(shù)規(guī)范，確定隆博煤礦黃泥灌漿系數(shù)為10%，泥漿土水比為1∶5。結(jié)合8504工作面回采參數(shù)，黃泥灌漿量為2120.1m3，灌漿為每天3 班灌漿，每班灌漿3h，灌漿量以每小時(shí)80m3為準(zhǔn)，共計(jì)需要灌漿時(shí)間為18d。

（2）灌漿系統(tǒng)。在地面設(shè)有灌漿站建有KDZS-1型多功能煤礦防滅火灌漿系統(tǒng)1套，為全礦灌漿服務(wù)。黃泥灌漿管路由回風(fēng)立井敷設(shè)入井，經(jīng)總回風(fēng)巷、采區(qū)回風(fēng)巷進(jìn)入灌漿點(diǎn)，為防止灌漿管道阻塞，設(shè)計(jì)在管道轉(zhuǎn)彎部分設(shè)置一個(gè)?108mm 帶閥門的三通，作為灌漿供水接管、放空漿液或沖洗管道之用。主管用直徑4寸無縫鋼管，支管為3寸無縫鋼管。

2.3 阻化劑防滅火

（1）阻化劑防滅火參數(shù)。阻化劑與水混合成一定濃度后，才可以抑制遺煤自燃，起到防火作用。隆博煤礦選用BZ-36-3移動式阻化劑噴灑泵，該泵重量輕，運(yùn)輸攜帶方便，該泵可用噴槍直接噴射阻化劑，流量為36L/min，壓力為3.0MPa。阻化劑材料選擇MgCl2，濃度為10%。綜采工作面正?；夭善陂g，每天安排檢修班噴灑1 次，1 次噴灑寬度為1.2m，一次噴灑用量為22kg。對工作面重點(diǎn)區(qū)域或階段，如初采、末采期間，兩側(cè)隅角、構(gòu)造區(qū)域、推進(jìn)速度降低時(shí)，要加大阻化液的噴灑量和次數(shù)，提高該處的阻化效果，阻化劑噴灑量為正常噴灑期間的2倍，即44kg。

（2）阻化劑防滅火系統(tǒng)。阻化劑噴灑系統(tǒng)布置在工作面進(jìn)風(fēng)順槽，在順槽內(nèi)按照10%濃度配置阻化液，并通過專用阻化泵、管路對工作面采空區(qū)及上下隅角進(jìn)行噴灑。

2.4 注氮防滅火

（1）注氮量。向采空區(qū)及遺煤帶注入氮?dú)?，使其滲入到采空區(qū)冒落區(qū)、裂隙帶及遺煤帶，降低這些區(qū)域的氧含量，形成氮?dú)舛杌瘞?，可達(dá)到抑制采空區(qū)自燃[5-6]。按照隆博煤礦礦井產(chǎn)量、噸煤注氮量、采空區(qū)氧化帶含氧量和瓦斯量分別計(jì)算，得到注氮流量分別為277m3/h、582m3/h、600m3/h、16 m3/h。為有效防止采空區(qū)自燃，取以上最大值，同時(shí)考慮1.2～1.5 的安全備用系數(shù)，得到采空區(qū)防滅火最大注氮流量為720m3/h。

（2）注氮防滅火系統(tǒng)。隆博煤礦采用地面注氮系統(tǒng)，在礦井地面建設(shè)固定式制氮裝置，根據(jù)隆博煤礦注氮量需求，考慮一定的富余量，選用型號QTD1200/98注氮機(jī)，產(chǎn)氮量為1200m3/h，建設(shè)2 套，1 用1 備。地面制氮機(jī)通過6寸鋼管將氮?dú)馑偷骄麓笙?，通過4寸鋼管將氮?dú)馑偷骄C采面的進(jìn)風(fēng)巷，利用邁步式無縫鋼管將氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)氧化帶。在巷口及工作面100m 范圍內(nèi)各安裝一組壓力表、流量表，以便準(zhǔn)確監(jiān)測采空區(qū)注氮情況。如圖2所示。

圖2 注氮系統(tǒng)布置示意圖

（3）注氮方式及時(shí)間。隆博煤礦8504 工作面正?；夭蓵r(shí)采用開放式注氮方式，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)采用封閉式注氮。8504 工作面長156.5m，采高3.8m，采空區(qū)氧化帶寬度30m，計(jì)算可得8504工作面正?；夭善陂g，每天注氮1.2h。礦井在工作面開采初期或因遇地質(zhì)破碎帶、機(jī)電設(shè)備等原因造成工作面推進(jìn)緩慢，注氮量翻倍；當(dāng)工作面進(jìn)入末采、停采以及回撤期間每天3班進(jìn)行連續(xù)性注氮，但上隅角氧氣濃度不得低于18.5%，根據(jù)礦井以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每班注4h。注氮后如束管化驗(yàn)采空區(qū)“氧化帶”O(jiān)2濃度大于7%，達(dá)不到防滅火注氮惰化效果時(shí)，必須繼續(xù)延長注氮時(shí)間，直至O2濃度低于7%，達(dá)到惰化效果要求。

3 應(yīng)用效果分析

隆博煤礦8504 綜采工作面回采過程中，通過束管監(jiān)測持續(xù)對8504 工作面進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)采用人工監(jiān)測的方法對工作面上下隅角、支架間隙、回風(fēng)巷等重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)監(jiān)測，O2、CO、CH4、C2H4、C2H6和C2H2等氣體含量均未出現(xiàn)異常，表明回采過程中采用噴灑阻化劑和注氮的綜合防滅火方法有效，相關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)置合理。8504 綜采工作面停采密閉后，通過密閉對采空區(qū)的標(biāo)志氣體進(jìn)行長期監(jiān)測，未出現(xiàn)氣體含量異常，表明采后黃泥灌漿防滅火技術(shù)參數(shù)設(shè)置合理，效果良好。

4 結(jié)語

隆博煤礦8504工作面通過建立束管監(jiān)測系統(tǒng)對工作面正?；夭善陂g和停采后采空區(qū)氣體進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，為工作面安全開采提供了保障；通過監(jiān)測表明，8504工作面正?；夭善陂g在噴灑阻化劑、采空區(qū)注氮，回采結(jié)束密閉后進(jìn)行黃泥灌漿的綜合防滅火方法有效，技術(shù)參數(shù)合理，能夠?qū)崿F(xiàn)工作面安全開采。