厚煤层综采工作面自然发火综合治理.doc

厚煤层综采工作面自然发火综合治理（淮南矿业集团公司谢桥煤矿 ，安徽省颖上县，236221）摘 要：本文阐述了1201(3)综采工作面回采及收作期间所采取的防治自然发火措施及措施的实施过程；并详细地介绍了这些综合防火方法及其取得的效果。本文对综合机械化采煤工作面及类似工作面的防治煤炭自然发火具有很强的借鉴意义。关键词： 厚煤层 防治自然发火 治理谢桥矿位于安徽省颍上县东北部，距县城约20km，处于潘谢矿区西端，东与张集矿相接。井田东西走向长约11.5km，南北倾斜宽4.3km，面积约50km2，设计生产能力400万吨/年。1997年5月14日投产，近年来经矿井生产能力改造，2005年核定生产能力为700万吨/年，2005实际生产原煤642万吨。矿井通风方式为两翼对角式通风。井田内含煤31层，C131，B8，B42，A1煤为主可采煤层，C13-1煤层自然倾向性等级属二类，自然易自然，鉴定最短自然发火期为51天，矿井开采C13-1煤层以来，实际最短发火期小于30天。局部地段如地质构造带附近及高冒点等处发火期仅20天左右。在C131煤层开采过程中曾出现局部冒烟的事故，因此谢桥矿防治自然发火任务十分繁重。1、1201(3)工作面概况1201(3)工作面为谢桥矿西一C组采区东翼零阶段，属提高上限缩小防水煤柱回采，矿井原设计留设防水煤柱一般为80m左右，该面仅留60.5m防水煤柱，回风顺槽煤层底板标高为391.8401.8m，运输顺槽煤层顶板标高为416423.9m。西起西一C组采区轨道上山，东至F10断层，走向长842m，倾斜长93.7m，平均煤厚4.38m，局部发育12层夹矸，倾角平均13.5度，直接顶为泥岩及C13-2煤，厚2.57m（其中C13-2煤厚0.88m，煤质松软破碎），属复合顶板。该面原设计为综采放顶煤法回采，由于本面距风氧化带近，工作面压力较大，后因回风顺槽及进风顺槽巷道受压变形严重等原因，虽安装的是综采放顶煤开采支架，但未安装后部放煤刮板机，实际仍是普通机械化跟顶回采，平均采高2.6m，这样回采时有1.61.8m厚煤体遗入采空区内，极易引起采空区自然发火。运输顺槽为沿空掘巷。其南边界1211(3)已回采完毕。1201(3)与1211(3)采空区之间留有4m煤柱隔开，在煤柱内有小绞车窝及其他小硐室存在。工作面正常回采期间上隅角老塘CO浓度基本保持在3070ppm之间。该面防火形势十分严峻，为此我们采取了以下措施，确保了1201（3）综采工作面安全顺利回采，1201（3）通风系统图见图1。2、综合治理措施2.1、灌浆防火灌浆防火的实质是，抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。灌浆作为回采工艺的一部分，随着工作面回采向采空区灌浆。2.1.1、上隅角埋管灌浆工作面快速推进期间，根据工作面老塘CO浓度的发生、发展情况，采用从回风顺槽向采空区预留一路灌浆管，当灌浆管埋入工作面采空区15m后开始灌浆，泥浆土水比控制在1:41:5之间，采空区的灌浆范围沿煤层走向成条带分布，灌35m停15m。这种灌浆对采空区进行预防性、间歇式灌黄泥浆，如图2所示。工作面遇断层或地质构造异常区时，由于推进速度降低，采空区内同一地点的遗煤氧化蓄热时间加长，氧化速度加快。这时可从上顺槽向采空区预埋两路灌浆管，采用压茬式对采空区自然带进行全面灌浆，不留停灌区。2.1.2、钻场钻孔灌浆工作面过断层、停采及收作期间，在回风顺槽及工作面施工钻场，在钻场内施工顶板走向防火灌浆钻孔。钻场爬至煤层顶板1米以上，钻孔终孔点控制在架后顶部510m，钻孔错茬布置，沿倾向覆盖整个工作面。钻孔施工采用MZD50钻头配合MZG50一次成孔钻杆，可解决钻孔跑浆问题。这种方法可以根据工作面CO情况及发火隐患点位置有针对性的灌浆。顶板走向钻孔平面布置见图3。2.2、注复合胶体防火2.2.1、注复合胶体系统及工艺流程注复合胶体系统可充分利用现有的黄泥灌浆管路系统，在回风顺槽钻场内用ZM-5/1.8G专用多功能胶体压注机按一定比例将胶体压注至灌浆管路内，通过灌浆管路向采空区内注胶，如图4所示。图4 注复合胶体系统图工艺流程：灌黄泥浆30分钟启动注胶泵，向灌浆管路中添加复合胶体停止添加复合胶体材料关注胶机保持灌黄泥浆，冲洗灌浆管路注胶参数：泥浆水土比（重量）：4:1；制浆量：35m3/h；复合胶体用量：20kg/h，即75min/袋(25kg)。2.2.2、注胶防火方法工作面进入断层区域前20m开始，在工作面上隅角留设一灌浆口，以后每15m留设一灌浆口。当工作面见断层时，保证从上隅角向架后15m处开始灌注泥浆胶体。根据工作面推进度及上隅角老塘CO浓度情况，随采随灌。05年3月27日开始向灌浆管路中添加化学材料在采空区内形成复合胶体，以形成隔离带，阻止采空区深部的高温点或火点向外延伸或蔓延，1201（3）工作面注复合胶体前后上隅角老塘CO情况见表1和表2表1 1201（3）工作面注复合胶体前上隅角老塘CO情况日期2.222.232.242.252.262.272.283.013.023.033.043.053.063.07浓度（ppm）505071405065624095110201010025表2 1201（3）工作面注复合胶体后上隅角老塘CO情况日期4.074.084.094.104.114.124.134.144.154.164.174.184.194.20浓度（ppm）160010000100002010102.3、运输顺槽注氮防火注氮管从运输顺槽向采空区预埋，注氮管管经为80mm，注氮干管上每30m拔一注氮支管，支管长度为15m，支管端头接1m长花眼管，支管与干管之间用闸阀控制，支管埋入采空区5m后打开闸阀注氮。当工作面上隅角老塘内CO浓度大于50ppm，并有持续上升趋势等自然发火倾向时，及时向采空区注氮，氮气浓度不低于97%。注氮量为550m3/h。 2.4、运输及回风顺槽双墙封闭 1201（3）综采工作面回采结束后，分别在回风及运输顺槽施工两道封闭墙，且墙间采取注水泥浆，使得两道墙成为一整体，确保封闭后采空区不漏风。至今工作面回采结束已8个月了，查采空区内CO浓度为0。回风及运输顺槽双墙封闭示意见图5。2.5、降低工作面配风量 1201（3）综采面刚回采时配风量为1500m3/min，由于该面瓦斯涌出量较小，考虑该面防火工作的需要回采1个月后风量降到1100m3/min，05年2月上隅角老塘CO发现异常后风量降到800m3/min，收作拆除期间风量降到500m3/min。通过减少工作面的供风量，从而减少采空区的漏风量，进而减少消除采空区自然必须的要素氧气3、结束语3.1、回采采空区有大量遗煤工作面时一定要采取综合防火措施，避免CO继续升高，延缓了发火的进程，为防灭火赢得宝贵的时间。3.2、由于目前对于发火点或高温点的检测手段有限，因此平时要加强发火点或高温点普查，谢桥矿做法是每小班检查两次上隅角老塘CO浓度、温度，回风流中的CO浓度及下隅角出水温度，发现异常情况后立及每