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科学技术报告 -220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究 科学技术报告 计划编号： 项目名称：-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究 （鉴定资料）资料撰写人：罗 芹资料审核人：周业谦完成单位：天府矿业公司磨心坡煤矿完成时间：2012年10月-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究研究人员名单姓名工作部门及职务技术职称年龄在项目中所承担任务组长副组长主研参加邱有兴矿 长工程师49周业谦总 工工程师45汪绍波生产副矿长工程师47毛一德安全副总技术员55王中萍通风副总助理工程师28李 勇通风区长助理工程师43郑玉宣生产副总助理工程师33罗 芹通风副区长助理工程师29注：在承担任务栏内划“ ”表示该人对应的任务。-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究鉴定资料目 录1.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究计划任务书.32.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究鉴定大纲93.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究工作报告114.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究技术报告.135.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究成果应用于生产实践应用证明.416.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究鉴定委员会名单.427.-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究鉴定意见.43科学技术报告 计划编号：重 点 科 学 技 术 项 目计 划 任 务 书项目名称： -220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究 技术类别： 技术应用 承担单位： 天府矿业公司磨心坡矿（盖章） 起止年限： 2012年1月2012年11月 填报时间： 2012年1 月 -220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究研究人员名单姓名工作部门及职务技术职称年龄在项目中所承担任务组长副组长主研参加邱有兴矿 长工程师49周业谦总 工工程师45汪绍波生产副矿长工程师47毛一德安全副总技术员55王中萍通风副总助理工程师28李 勇通风区长助理工程师43郑玉宣生产科长助理工程师33罗 芹通风副区长助理工程师29注：在承担任务栏内划“ ”，表示该人对应的任务。研究目的意义及国内外水平发展趋势一、目的意义磨心坡矿K2煤层为矿井主采层，年产量占全矿年总产量的54%以上。采用伪斜柔性掩护支架采煤法开采，煤种为焦煤，煤层倾角为61- 65，平均63,煤层真厚2.47-5.30m，平均3.9m。该煤层为类容易自然发火煤层,自然发火期为2-6个月，有煤尘爆炸危险性。通过对-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究，采取遗煤回收，均压通风，无煤柱开采，灌注阻化剂，预测预报等防灭火综合技术，达到防止磨心坡矿K2煤层自然发火的目的。二、国内外水平发展趋势我国56 %的矿井开采易自燃煤层,百万吨发火率近年虽有所下降,但重大火灾事故仍时有发生,给煤炭企业带来难以估量的负面影响,特别是有损于煤炭行业的社会形象,也严重制约着煤炭企业的发展。 我国煤矿的火灾防治技术与手段,尽管还存在某些差距,但不容置疑的是,近几年确实取得了令人瞩目的成绩,有了显著的进步和发展,也为煤矿提供了一批性能良好、质量可靠的适用技术和手段。但是,在其推广应用上还比较单一，防灭火效果不好，重大火灾事故仍时有发生；在广度和深度上,还很不平衡。当前的迫切任务是:涉取当前有效的防灭火技术与手段，形成防灭火的集成技术体系，采用防灭火综合技术措施，使其煤矿在矿井火灾防治工作中充分发挥作用。主要研究、实验内容和技术经济指标一、主要研究、试验内容：主要研究内容：K2采面上水平老火区治理；老火区下采煤防灭火技术研究；灌注阻化剂技术，遗煤回收，下行通风、工作面均压通风，预测预报等技术研究。试验内容：优化灌浆技术，减少灌浆量和次数；灌浆防堵技术研究试验。二、技术经济指标：1.K2采面上水平老火区达到有效治理，老火区下采煤防灭火技术取得一定成效。2.K2煤层不发生自然发火事故。3.年创造经济价值700万元。研究的主要路线方案、地点及进度安排一、研究的技术路线方案对-115m水平南所有的老火区进行考察，明确老火区状态，从多方面着手，以破坏聚热环境、消除聚热条件、最大限度采取多项措施对老火区进行治理，确保K2采面在过老火区前已完全熄灭，消除安全隐患。同时通过灌注阻化剂技术，遗煤回收，下行通风、工作面均压通风，预测预报等技术研究。实现防止磨心坡矿K2煤层自然发火的目的。二、研究地点：南7200-7202采煤工作面。三、进度安排：1.2012年3月底前，完成-115m水平南老火区状态考察，并制定老火区治理方案，并对-115m水平南一石门老火区进行治理。2.2012年4月底前，完成灌浆系统，均压通风系统等系统构建。3.2012年5月底前，形成-220m水平南采区K2煤层综合防灭火集成技术体系，并现场实施。4.2012年10月底前，完成-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术效果考察，形成考察报告。5.2012年11月完成-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究报告，提请公司验收。 承担单位技术领导审查意见： （单位公章） 年 月 日科技中心审批意见：（单位公章）年 月 日天府矿业公司审批意见：（单位公章）年 月 日-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究鉴定大纲天府矿业公司磨心坡煤矿属煤与瓦斯突出矿井，矿井地质构造复杂，瓦斯、煤尘、自然发火等灾害十分严重。矿井采用平硐、竖井和斜井综合开拓方式。矿井通风方法为抽出式，通风方式为混合式。矿井K2煤层为矿井的主采煤层，采用伪斜柔性掩护支架采煤法开采，煤种为焦煤，煤层倾角为61- 65，平均63,煤层真厚2.47-5.30m，平均3.9m。煤层为类容易然发火煤层,自然发火期为2-6个月，煤层有煤尘爆炸危险性。矿井采用从上至下层层“大剥皮”煤层群开采，从上至下分别开采K9、K6、K5、K4、K2煤层。由于K2煤层为类容易自然发火煤层,自然发火期为2-6个月，且由于矿井采掘部署失调，K9保护层工作面推进速度缓慢，造成K4、K2采煤工作面推进速度被迫减缓，其中K2主采煤层月推进度只能保持在32-35m，使K2工作面防火工作处于十分被动的局面。为防止K2工作面自然发火，保证矿井安全生产，经矿业公司研究决定，在磨心坡矿K2煤层进行防灭火综合技术研究。在科学、经济、合理、实用的前提下，通过对-220m南采区K2煤层综合防灭火技术的研究，保证K2煤层不自然发火，同时提高资源回收率，缓解矿井接替紧张局面，保证矿井安全生产和磨心坡片区循环经济发展有着重要意义。在整个研究过程中，公司领导、矿领导给予了高度重视和支持，使本项目圆满完成。根据项目计划任务书的要求和上述研究目的、研究内容，本课题已圆满完成了任务，达到了预期效果，请公司按以下内容给予评审和鉴定。1.资料是否齐全，是否完成计划任务内容，能否达到鉴定要求。2.评审防灭火技术方案的科学性、合理性、可行性和经济性。3.评审研究结果和所得结论是否正确。4.评审研究成果应用于矿井生产过程中的社会经济价值。5.请指出本研究之不足，提出进一步和更好修改意见。-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究工作报告一、研究目的通过对磨心矿-220m南采区K2煤层综合防灭火技术研究，采用经济、合理、安全、可靠、有针对性的防灭火技术措施。通过现场实施，保证工作面安全回采，提高资源回收率。同时为矿井增产增效，缓解矿井采掘接替紧张的局面，实现K2煤层防灭火的集成技术体系，以求达到防止磨心坡矿K2煤层自然发火的目的。二、研究内容通过对-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究，采取遗煤回收，均压通风，无煤柱开采，灌注阻化剂，预测预报等防灭火技术，实现防止磨心坡煤矿K2煤层自然发火的目的。三、研究工作进程与完成情况1.2012年3-4月，完成了-115m水平南老火区状态考察，制定了老火区治理方案，并对-115m水平南一石门老火区进行了综合防灭火治理。2.2012年4月20日，完成灌浆系统、均压通风系统等系统构建。3.2012年5月，形成-220m水平南采区K2煤层综合防灭火集成技术体系，并现场实施。4.2012年10月，完成了-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术效果考察，形成考察、科研报告，提请公司验收。四、技术关键与创新采用防灭火综合技术，实施老火区防灭火综合治理，控制采空区灌浆量和次数，减少采空区遗煤，实行下行通风、工作面均压通风，预测预报等防灭火综合技术，实现K2煤层防灭火的集成技术体系。五、项目研究成果结论通过该项目的研究，不仅防止了矿井K2煤层自然发火，提高了资源回收率，社会、经济效益显著；同时缓减了矿井采掘接替紧张的局面，矿井连续6年杜绝了K2煤层自然发火事故，并形成了一整套行之有效的K2煤层防灭火集成技术体系。-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究技术报告资料撰写人：罗 芹资料审核人：周业谦 完成单位：天府矿业公司磨心坡煤矿完成时间：2012年10月-220m水平南采区K2煤层综合防灭火技术研究技术报告目 录1 项目说明.151.1矿井概况.151.2研究项目的提出.151.3项目研究目的.151.4试验区的选择.162 项目研究的必要性和可行性分析.162.1项目研究的必要性.162.2项目研究的可行性.163.K2工作面采空区自然发火原因分析.164 防灭火综合技术.174.1老火区防治技术.174.2减少采空区可燃物技术.214.3 减少采空区漏风技术.264.4 灌、洒阻化剂技术.324.5预测预报预警技术.345.综合效果考察分析.386.结论.397.存在问题及建议.398.附件.41附件一：成果应用于生产实践应用证明. 42附件二：磨心坡煤矿-220m水平南采区K2煤层开采防灭火技术研究鉴定委员会单.43附件三：磨心坡煤矿-220m水平南采区K2煤层开采防灭火技术研究鉴定意见.441 项目说明1.1 矿井概况磨心坡煤矿位于重庆天府矿业有限责任公司南端，重庆市以北42km处，行政区划属重庆市北碚区东阳街道，矿井南邻嘉陵江，北接刘家沟煤业有限责任公司，东依天府镇，西靠东阳街道。矿区走向长7km，平均宽0.6km，勘探面积4.62km2,储量计算面积5.1km2，地理坐标东经10929，北纬295300。矿井采用平硐、竖井、斜井综合开拓方式，主平硐口标高+222.5m。主要运输大巷布置在煤系地层底板的茅口灰岩中。矿井设计生产能力为450kt/a，核定生产能力为540kt/a。矿井现生产水平为-220m水平，分南、中、北三个采区、-330m水平为延深水平。1.2 研究项目的提出矿井K2煤层为矿主采煤层，其产量占矿井总产量的54%以上，所以保证K2煤层不自然发火是矿井生存和发展的需要。矿井自1958年投产以来，共发生火灾50余次。1990-2011年，共生产原煤953余万t，发火13次，煤炭百万吨发火率为1.36。所以杜绝K2煤层发火，对矿井乃至整个磨心坡片区循环经济发展有着重要意义。为此矿业公司决定，对磨心坡煤矿K2煤层防灭火综合技术进行研究，以形成一整套行之有效的符合磨心坡煤矿特点的防灭火技术体系，防止K2煤层自然发火。1.3 项目研究目的通过对磨心坡煤矿K2煤层防灭火综合技术研究，采用经济、合理、安全、可靠、有针对性的防灭火技术措施。通过现场实施，保证工作面安全回采，提高资源回收率。同时为矿井增产增效，缓解矿井采掘接替紧张的局面，实现K2煤层集成防灭火技术体系，以求达到防止磨心坡煤矿K2煤层自然发火的目的。1.4 试验区的选择试验区选择在矿井南7200-7202采煤工作面。2 项目研究的必要性和可行性分析2.1 项目研究的必要性2.1.1 由于K2煤层为类容易自然发火煤层,自然发火期短，所以必须研究制定防治K2煤层自然发火的技术措施。2.1.2 由于K2工作面推进受矿井采掘部署影响，长时间存在推进速度缓慢，所以必须制定符合K2采煤工作面的防灭火技术方案。2.1.3 煤层自然发火给矿井生产带来重大安全隐患，所以保证K2煤层不自然发火是矿井安全生产的需要。2.1.4 由于K2煤层为矿井主采煤层，其产量占矿井总产量的54%以上，所以保证K2煤层不自然发火是矿井生存发展的需要。2.2 可行性矿已在K2煤层自然发火防治技术上有着丰富的经验和成熟的技术；并且近几年矿投入大量资金购买了防灭火装备、玛丽散等防灭火材料，所以对磨心坡煤矿K2煤层进行防灭火综合技术研究条件具备，完全可行。3 K2煤层自然发火原因分析3.1 K2煤层属自然发火煤层经中国煤炭科学院重庆研究院鉴定，该煤层为类容易自然发火煤层,自然发火期为2-6个月。3.2 采空区存在大量遗煤一是K2煤层真厚2.47-5.30m，平均3.9m，而支架采高3.4m ,造成煤炭大量遗留在采空区。二是K2工作面呈伪斜方式布置，伪斜角30，采用伪斜柔性多边形掩护支架进行支护，风巷以上留设了5m煤柱，随工作面往前推移，留设煤柱均留在采空区，从而造成采空区大量遗煤存在。3.3 采空区存在供氧条件由于历史和矿井采掘部署失调原因造成采区前进式开采，使K2采空区处于负压端，并且煤层群集中开采后，裂隙发育造成采空区漏风严重。3.4工作面推进速度缓慢由于矿井为多煤层集中开采，上覆煤层推进缓慢，导致K2采煤工作面推进速度被迫减缓，K2主采煤层推进速度只能保持在32-35m/月，严重制约了K2 工作面推进速度，从而使K2采空区自然发火具备了上述四个条件。4 防灭火综合技术4.1老火区防治技术4.1.1老火区的危害性由于磨心坡煤矿以前防灭火技术比较欠缺，现场处理经验较为贫乏，造成-115m南采区K2采煤工作面自然发火事故频发，留下了大量的老火区。若老火区未熄灭，随着下部K2煤层的开采，老火区将遗留在新采空区内，造成采空区自然发火。4.1.2老火区治理的必要性为保证下水平K2采煤工作面安全生产，防止老火区内高温热源、煤炭及杂物掉至下部工作面，防止上部采空区煤柱垮落至工作面，杜绝K2采煤工作面发生发火事故，必须要对老火区进行治理。4.1.3 -115m南采区K2煤层老火区概况根据磨心坡煤矿火灾事故台账记录可知， -115m南采区K2煤层老火区情况如下：表1 -115m南采区K2煤层老火区发火情况表火区地点发火时间发火原因处理方法-115m南一石门K2交叉点北帮2002.4.271.采空区遗煤较多；2.K2套棚漏风严重；密闭火区后注水-115m南五至六石门K2工作面17斜坡上口2003.4.25工作面推进速度缓慢，导致煤层自燃向火区灌注阻化剂；在下支架北角以北注水-115m南七至九石门K2上拐点以下3至4米2004.7.20采空区遗煤较多；工作面推进速度缓慢；该区段无灌浆灌水条件调风均压；对支架采空区全面封闭；密闭后注水-115m南七至九石门K2工作面27斜坡上口2004.8.21采空区遗煤较多；工作面推进速度缓慢；该区段无灌浆灌水条件调风均压；对支架采空区全面封闭；密闭后注水-115m南一石门K2套棚2008.4.6一石门启封后套棚裂隙漏风；老火区未熄灭在火区底板施工4m厚沙袋墙，再施工1.5m厚砖墙.密闭后向火区注水。4.1.4老火区注水降温灭火措施4.1.4.1施工注水钻孔为防止-115m南一石门老火区不复燃，打钻队在-115m水平南一石门南北两侧茅口巷顶板向K2煤层老火区分别施工十个注水孔，孔平均深度为55m，孔间距6m，每天夜班由通风区注浆人员对老火区进行注水，注水时间为二个小时左右，注水后由瓦斯检查员负责检查水温变化情况，以判定老火区是否熄灭，2012年4月份一石门老火区水温变化情况如下表：表2 工作面过老火区时老火区水温情况表时间4.14.34.54.74.94.114.134.154.174.194.214.234.254.274.29水温2932302826252525252625252524254.1.4.2在K2采煤工作面进风巷顶部向老火区施工探孔为掌握工作面顶部老火区各气体参数变化情况，防止老火区出现高温、发火事故，打钻队在工作面进风巷一石门火区位置下方施工三个直通石门老火区位置的探孔，三孔间距3m，并用胶管进行串联；由于K2采煤工作面采用下行通风，所施工的三个探孔均呈负压状态，为确保取得真实的火区各气体参数，矿采用抽放铁管将所施工的三个探孔接至石门抬高回风巷密闭墙处，打通密闭墙，利用通风负压将采空区内气体拉出，便于救护队员对老火区内气体取样进行化验，取样完毕后立即关闭取样管闸阀（见图1），救护队对该处三个取样孔严格实行挂牌管理，并标注好序号、取样时间及取样人姓名等。图1 -220m南K2工作面老火区施工探孔位置示意图K2采煤工作面推过-115m南一石门老火区注水前后各气体参数表详见表3，如下所示：表3 工作面老火区注水前后各气体变化情况表时间-115m南1石门K2风巷1#探孔注水孔注水前注水孔注水后温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm4.1395.9401500375.35014004.3424.7401200394.48011004.5404.5401200384.23011004.7403.5601000383.19010004.9393.7801300363.52012004.11383.7101000363.44010004.13393.1801200353.15011004.15372.5701400362.55012004.17352.3401500342.27013004.19352.2901400332.18012004.21342.31013.200332.26012.5004.23342.14013.500322.09012.2004.25331.7808.500321.6508.3004.27341.9401000331.8308.7004.29321.5607.500311.4207.200时间-115m南1石门K2风巷2#探孔注水孔注水前注水孔注水后温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm4.1415.5201300405.41012004.3394.7501500384.52014004.5393.78014.200373.73014004.7403.5501400383.46014004.9382.92013.500362.97013004.11393.0301300372.98013004.13372.2201400362.15013004.15371.95013.4200361.93013004.17361.95012.8400351.93012.5004.19341.95012.3200341.93012.3004.21341.9401100331.91010004.23311.4901100301.45010004.25301.480800291.4407004.27301.4201000291.4209.6004.29311.3805.2100291.3605.100时间-115m南1石门K2风巷3#探孔注水孔注水前注水孔注水后温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm温度氧气 %CO ppm瓦斯 %乙烯ppm乙炔ppm4.1408.49014.500388.46014004.3383.1501400363.08014004.5382.9201500362.91014004.7372.7801400372.73013004.9372.6501200362.62012004.11362.0301000352.01010004.13372.1201300362.05012004.15362.8401200352.83012004.17352.780900352.7208.6004.19352.15014.500342.11013004.21342.86013.600342.78012004.23331.9201300321.91012004.25311.7901500301.72013004.27311.801500291.74013004.29301.5401500281.41012004.1.5防治措施效果考察-220m南采区K2采煤工作面在推过-115m南一石门老火区前后，由表2、表3可知，对老火区注水后出水温度随着时间推移而缓慢降低，最后维持在25；老火区在4月初温度、氧气、瓦斯浓度均较高，但无一氧化碳，说明老火区温度虽然较高，但未复燃；从4月初一石门南北边向老火区注水以来，老火区空温呈现下降趋势，从注水前的41下降至28，老火区氧气浓度从4月初的最大8.49%下降至1.41%，无一氧化碳，消除了老火区高温及复燃事故。4.2减少采空区可燃物技术4.2.1无煤柱开采技术减少采空区可燃煤炭是防治煤层自然发火，特别是防止采空区自然发火的有效措施。4.2.1.1以前K2煤层开采方案说明工作面呈伪斜方式布置，伪斜角30，采用伪斜柔性多边形掩护支架进行支护。工作面沿走向方向每隔90m掘斜坡，用于工作面的通风、溜煤、行人和运料。斜坡通过风眼与运输巷联络。工作面的煤通过斜坡、风眼自溜到K2运输巷，由K2运输巷皮带输送机送入采区煤仓。支架回撤在运输巷。优点：运输巷有煤柱便于采空区封堵。缺点：（1）该方案将K2煤层运输巷上的5m煤柱留在采空区，增加了采空区的可燃物，受采动及回料影响，原始堆积状态发生变化，且该煤体因采空区漏风，长期供氧，在下水平放顶时，于支架背上形成大量氧化的松散煤体，采空区自然发火威胁十分严重，工作面的安全生产面临严重危机。（2）该方案将减少一个采区K2煤层的可采煤炭资源量约4.8万t，并且对矿井采掘接替紧张局面十分不利。（3）支架回撤在斜坡半道，断面小，不便于操作，回撤通过风眼下到运输巷，劳动强度大，安全威胁大。（4）工作面风流通过风眼，通风状况差。4.2.1.2无煤柱开技术措施工作面布置方式与以前一样，区别是将掩护支架回撤至运输巷（采掉5m煤柱），临近工作面60m采用刮板输送机运输，再由皮带输送机送入采区煤仓。在运输巷回撤支架，掩护支架在过石门时，将支架上提，留设石门煤柱，过完石门，将掩护支架下落，再回采至运输巷。4.2.1.3无煤柱开采效果考察矿采用无煤柱开采后，分别从工作面的产量、煤炭回收率、平均月进尺等方面进行了测定，并对现场工作量、工人劳动强度等进行了综合考察。经考察，采用无煤柱开采具有以下优点：（1）大量减少采空区可燃物采用无煤柱开采后，由于把K2煤层运输巷上的5m煤柱回采，不再存在于采空区，减少了采空区的可燃物，降低了本水平及下水平采空区自然发火的威胁。（2）经济效益显著经计算，留煤柱开采工作面每推进1m产量为527t；采用无煤柱开采，工作面每推进1m产量为603.5t；由此可见采用无煤柱开采比采用留煤柱开采工作面每推进1m增加原煤产量76.5t，经济效益显著。（3）降低员工劳动强度由于采用了无煤柱开采，支架回撤地点在K2煤层的运输巷内，有利于支架的回撤操作，回撤的支架通过运输巷、石门运到水平集中运输巷，大大降低了员工的劳动强度大，安全得到保障。（4）工作面风流不通过风眼，通风状况得到改善以上考察结果说明，采用无煤柱开采，不仅保证了煤炭资源得到最大限度的回收，降低工人劳动强度，保证工作面通风系统的稳定、可靠性。同时把K2煤层运输巷上的5m煤柱全部回采，大大减少了K2工作面采空区的可燃物，减少了发火隐患。通过考察证明，采用无煤柱开采对防止K2工作面自然发火起着重要的作用。4.2.2 采空区遗煤回收技术4.2.2.1 遗煤回收选择理由由于工作面平均煤层厚度为3.9m，而支架采高为3.4m ,造成剩余煤炭大量遗留在采空区。同时，由于以前开采技术的原因，在K2工作面的回风巷上留有5m煤柱，当K2工作面往前推移时，回风巷上的煤柱自然跨塌而留在工作面采空区，从而造成采空区大量煤炭存在。造成采空区发火的原因就是因为采空区内存积了大量的可燃煤体，而要防止采空区发火，就必须减少采空区内的可燃物。放架煤方案就是针对这一现象采取的技术措施。4.2.2.2 遗煤回收方案的现场实施遗煤回收分为顶煤回收和底煤回收两种情况。（1）顶煤回收方案的实施根据现场实际条件，顶煤回收点必须选择在支架完好、无起拱、无明显地质构造的安全可靠的地点进行，支架顶板先落到位，在有槽钢的连接的中间部位开设放煤口。每个斜坡最多设3个放煤口，斜坡口上方4-6m为第一个放煤口，再间隔10m左右为第二、三个放煤口。如图2所示。支架面的角度在正常支架面角度的基础上增大5左右，不超过10，以防止支架因放煤后坐底。架内高度控制在1.61.8m，如图3所示。在放煤口上下各3m区域打上立柱支护，间距1.0m, 放煤口处打双立柱支护，确保在放煤全过程中支架稳定。如图4所示。再用风镐在靠近顶板煤壁处开放煤口子，长0.5m (三根工字钢宽度)、宽0.3m。每个放煤点由2人协助作业。只能在放煤点上方侧进行放煤作业，在放煤点下方侧10m区域内，不得有人逗留或作业。（2）底煤回收方案的实施槽铁反支柱支架底板端头底煤回收点必须选择在支架完好、无明显地质构造的安全可靠的地点进行。每个斜坡最多设3个放架煤口，放架煤口间隔78m。设放架煤口处对支架的要求：支架面的角度在正常采煤时的支架面角度即可。在架煤口2m区域打上双反支柱支护，确保在放煤全过程中支架稳定。如图5所示。用风镐在靠近底板煤壁处开放煤口子，长0.5m (三根工字钢宽度)、宽0.3m。每个放煤点由2人进行作业。在由下往上采槽时放底煤。放完底煤后松掉反支柱，将底板支架落到位。4.2.2.3 遗煤回收方案注意事项必须严格控制支架在煤层中的位置，如图6所示。实施放煤作业前，必须保证溜煤线路畅通，特别是采面内的溜槽，必须保证成直线，坡度一致。采煤队每班必须向调度室汇报放煤量和含矸情况。含矸量达到30%必须停止放煤作业。每个斜坡不论是顶煤回收还是底煤回收，只允许一个放煤点作业，不许两个点以上同时放煤。选择放顶煤点和放底煤点不能在支架的同一位置，必须错开7-8m，以便放出更多的煤炭和保证放煤时支架稳定。放煤口下方1m位置挂便携式甲烷检测报警仪，瓦斯浓度达到1.4%必须停止作业，撤出人员。4.2.2.4遗煤回收效果考察课题组对遗煤回收况进行了考察，考察结果为K2工作面每推进1m采空区产生遗煤量为63t。按K2工作面平均每月推进35m计算，每月K2采面采空区产生遗煤2205t；采用遗煤回收技术后，平均每月回收遗煤1798t。从考察效果看采用遗煤回收技术有以下优点：（1）大量减少了采空区的遗煤。（2）资源得到了有效回收，缓解了矿井生产部署紧张情况，也减缓了工作面推进度。（3）防灭火效果明显：一是大大减少了采空区的可燃物。由于及时的把采空区内存积了热源的煤体、岩体清除出采空区，提高采空区散热强度，降低了可燃物的升温速度，有效防止了热源的集聚。通过考察分析证明，采用遗煤回收技术对防止K2工作面采空区自然发火和增加煤炭资源回收率效果明显。4.3 减少采空区漏风技术4.3.1 下行通风技术下行通风对防止采空区自然发火具有明显的抑制作用，能减少采空区的漏风，是经济、安全的通风防灭火手段之一。4.3.1.1下行通风防灭火的作用机理工作面采空区除与工作面并联的扩散漏风带外，还可能存在的漏风带主要有两类，一类为工作面进风石门向回风石门的漏风，这类漏风与工作面上、下行通风无关，不论上行还是下行通风，这类漏风都始终存在；另一类漏风为工作面的进风水平向回风水平漏风，这类漏风与工作面上行还是下行通风则有密切的关系。对于上行通风来说，低水平总是进风水平，而高水平则是回风水平。进风水平通过采空区向回风水平的漏风总是自下而上的，这类漏风方向与采空区的自然风压的方向一致，因而采空区内的自然风压帮助了这类漏风的形成。而下行通风时，高水平则成为进风水平，低水平变成了回风水平，此时自然风压与机械风压相反，采空区内的自然风压成为这类漏风的阻力。当机械风压差大于采空区内自然风压时，漏风方向自上而下，漏风风压是两种风压绝对值的数量差，当进风和回风水平之问的风压差等于采空区内的自然风压时，采空区内就会出现漏风停滞，漏风带消失，当进风和回风水平之问的风压差小于采空区内的自然风压时，漏风方向自下而上，漏风风压是两种风压绝对值的数量差。不论那一种情况，下行通风时进、回风之问漏风带的漏风风压恒低于上行通风，在采空区同等压条件时，下行通风进、回风间的漏风量恒低于上行通风。因此，下行通风更有利于防治由进、回风水平之间的漏风造成的自燃火灾。4.3.1.2下行通风的现场实施磨心坡煤矿开采方式为自上而下层层“大剥皮”开采，自上而下开采煤层为K9、K6、K5、K4，并进行了综合瓦斯抽放，经区域效果检验，K2煤层经K9、K6、K5、K4等煤层保护层开采后已经受到充分保护，消除了突出危险。根据现场实际情况，课题组制定了K2工作面的采用下行通风的方案，根据K2工作面的特点，K2煤层经上覆煤层K9、K6、K5、K4的层层“大剥皮”开采，并经综合瓦斯抽放后，工作面瓦斯涌出量小，仅为1.0m3/min，工作面配风原则为尽可能降低工作面的风量，但前提是必须满足工作面治理瓦斯和为作业人员创造良好环境的需要，保证工作面瓦斯浓度不超限、风速符合煤矿安全规程要求。按以上配风原则，K2工作面配风量为220240 m3/min（生产过程中根据工作面实际情况进行适当调整），工作面瓦斯浓度为0.42%-0.46%。4.3.1.3下行通风实施效果考察一氧化碳气体的出现和持续升高是矿井自燃火灾的基本特征，对于采煤工作面来说，采空区温度、回风流和采面隅角的一氧化碳气体浓度的变化是采空区自燃火灾最敏感、最可靠的预报指标之一。课题组在工作面设置了以下测点，见图7所示。其中1、5号点为工作面进风或回风风流测点，2号为支架上拐点1.5m采空区内测点，3号为支架工作面中部1.5m采空区内测点，4号为支架-220m水平南K2运输巷北角测点。15234 图7 观察点布置示意图 经考察，K2工作面采用下行通风后，工作面各斜坡上隅角、工作面、-220m水平K2运输巷北角瓦斯浓度均在煤矿安全规程规定范围内，无瓦斯积聚和超限现象。采空区内温度、CO指标正常，无温度、CO超标现象。 从实际考察结果和现场实际证明，K2工作面采用下行通风对工作面防灭火是极为有利的，是安全可靠的，可以推广应用的。4.3.2均压通风技术所谓均压通风技术就是将采空区和已采区的风压差尽可能减低，减少或杜绝漏风，达到预防和消灭自然发火的措施。4.3.2.1 低负压通风技术对于一源一汇的U型通风系统，采空区内漏风气流的流动路线基本上呈磁力线状分布，但流线的集中程度与渗流范围不同。当采空区渗流风阻为任一状态下，采空区内的漏风流速及流量仅取决于采煤工作面通过的风流速度。因此，只要减少采煤面供风量，降低采煤面的风速，即可降低采空区内的漏风流速与流量，减少往采空区的漏风供氧，达到抑制煤炭氧化速度防止采空区遗煤自燃的目的。4.3.2.2 减少进风阻力，杜绝支架背漏风由于K2工作面采用下行通风，导致在支架口和风巷联络处通风断面小，且风一部分将会从支架背流向采空区，造成采空区大量漏风。为此矿采取了采大和加深支架地沟措施，地沟高必须保证在1.2m以上，宽为2.5m，使进风巷与支架进风口的断面基本相同，降低通风阻力，同时，在支架背上构筑砖混密闭墙，墙厚0.5m，阻止了风流从支架背漏向采空区。4.3.2.3 严格封堵技术对采过的煤层巷道及石门及时地进行严密的封堵，封堵时严格按质量标准的要求，保证密闭的施工质量，避免采空区漏风。同时设置三管（取样管、注浆管、返水管），随时掌握采空区的情况。对已施工的灌浆孔及时进行堵串，防止裂隙漏风漏气。采用马丽散等新型防灭火材料，对K2套棚进行严封堵。具体措施为：K2工作面每推过一个石门，立即在石门K2煤层段构建套棚墙，构建套棚墙时在K2煤层段棚顶预埋4根直径为4分（16mm）的钢管，完成套棚墙后立即对采空区灌注马丽散等防灭火材料，实现K2套棚墙的完全封堵。4.3.2.4均压通风技术要求经过长时间在均压通风方面的研究和考察，K2工作面均压通风必须达到以下技术指标要求：工作面风量保持在220240m3/min，任何点测定采空区内外压差在+10mmH2O内。4.3.2.5均压通风的管理采用均压通风，均压时受外部环境影响较大，如大气压力的变化、通风系统的调整等都会严重影响采煤工作面均压效果，所以必须做到经常观测和调节。通风区每周不少于2次对采空区内外压差进行测定；每周应不少于1次对工作面风量进行测定并保证系统稳定。4.3.2.6均压通风效果考察课题组在工作面设置了以下测点。测点布置见图8所示。其中设风量测定点10个，瓦斯测定点1个（测定的是支架北角瓦斯浓度），压差1测定点1个（测定的是支架背墙内外压差变化情况）。为保证测定数据的准确性，规定测定时间定为22：0023：00，且工作面无人作业，测点都必须设置在距离斜坡口10m通风断面较为规则的地方。测定相关数据详见表4。图8 测点布置图表4 防漏风措施实施效果考察表测点测定时间风量(m3min)瓦斯浓度(%)压差(mmH2O)12012年8月7日2240.102012年9月8日2280.1022012年8月7日1790.152012年9月8日1830.1532012年8月7日450.202012年9月8日450.2042012年8月7日1360.232012年9月8日1380.2452012年8月7日430.302012年9月8日450.3062012年8月7日960.322012年9月8日960.3372012年8月7日400.312012年9月8日420.3382012年8月7日610.362012年9月8日590.3892012年8月7日350.402012年9月8日370.43102012年8月7日610.452012年9月8日590.42支架背负压