不易自燃煤层综放工作面特殊时期防火综合治理技术

　　1 工作面概况

　　3101综放工作面采用倾斜长壁综采放顶煤一次采全高开采，工作面走向长度为910 m，倾斜长度为150 m，平均煤厚7.8 m，煤层倾角10º~25º，地质储量为136万t，可采储量为108.8万t。煤层标高为-270~-418 m，埋藏深度496~615 m。2004年7月鉴定，该工作面煤层为不易自燃煤层，最短自然发火期为70 d，煤尘爆炸指数为15.87%。

　　3101工作面为三水平首采工作面，采用U+L型通风方式，上顺槽用U型棚支护，下顺槽和泄瓦斯巷采用工字钢T型棚支护，该工作面于2003年12月开始回采。

　　2 工作面特殊时期自然发火隐患及原因分析

　　2.1 工作面特殊时期自然发火隐患

　　3101工作面于2004年4月15日回采过程中工作面中部遇断层，经地质部门分别从3101工作面和3101回风巷进行探测，该断层落差10 m，随工作面推进宽度逐渐增大，最大时在工作面内连续长度达40 m，该断层走向长度约140 m。工作面见断层后对岩石段被迫采取放炮破岩，此时工作面已推进100 m。2004年5月5日通风区进行防灭火预测预报期间，发现3101采空区后部的泄巷横川和上顺槽横川密闭内均不同程度出现CO气体，浓度分别为0.003 1%、0.007 2%，2004年5月16日3101上顺槽横川密闭内CO上升至0.015%，工作面上隅角网内也检查出高浓度CO气体，浓度0.018%，为及时治理工作面自然发火隐患，立即对工作面采空区实施边疆注浆，但CO仍曾上升趋势，7月12日经检查化验，工作面CO气体范围扩大，上隅角、上顺槽横川密闭、工作面90#架后、上顺槽均出现CO气体，浓度分别为：0.06%、0.08%、0.042%、0.002 2%。同时3101工作面后部的泄巷横川密闭内检查出高浓度CO，浓度为1.84%。工作面出现严重的自然发火隐患，回采过程中随时都有被迫封闭的可能。

　　2.2 发火原因分析

　　分析认为，3101综放工作面的发火原因为：

　　(1)工作面过特大断层期间，推进速度减慢，特别是2004年7月份月推进距离不足20 m，使采空区自然带宽度扩大;

　　(2)工作面过特大断层期间，由于地质因素，采空区遗留大量残煤;

　　(3)工作面回采期间上顺槽淤煤积水较多，清理难度大，加之上顺槽压力大，造成巷道断面最小处不足2 m2，上顺槽被迫安排胶带输送机当班人员清理淤煤，上下顺槽通风压差大;

　　(4)3101采空区后部的3101原进支架横川密闭段回采前替棚期间出现高冒区，回采过程中形成漏风通道;

　　(5)3101工作面初期-270 m胶带进风巷由于工作面采过后封闭不严、密闭受压严重，造成向采空区漏风供氧;

　　(6)工作面内岩石段推过后，未及时垮落形成漏风通道。

　　针对以上情况经综合分析认为，主要是采空区存在漏风通道，特别是过特大断层期间，采空区丢煤较多，推进速度减慢，氧化带窒留时间长，加之上顺槽断面太小，上下端头压差较大，致使工作面采空区出现严重的自然发火隐患。

　　3 自然发火隐患的综合治理

　　3.1 罗克休泡沫新型防灭火材料封堵漏风及密闭高冒段堵漏

　　一是在3101进支架横川密闭外向正上空顶处布置12个1~2 m长的钢管，对高冒处实施喷浆后利用预埋钢管实施注罗克休，将3101进支架横川密闭外口 正上方大面积高冒区进行彻底堵漏封堵;二是对3101进支架横川、3101上顺槽横川、3101高抽巷、3101泄巷横川密闭分别进行了喷浆，同时分别在3101采空区后部各密闭外1 m处钉设1道临时板墙，对原密闭和临时板墙之间的空间实施注罗克休充填加固，杜绝漏风;三是在3101工作面下隅角利用直管向3101采空区实施注罗克休堵漏，材料比例为罗克休树脂：罗克休催化剂为4:1;以上地点共注罗克休材料约6 t。对所有漏风源进行了彻底封堵。

　　3.2 采空区注凝胶 复合胶防灭火治理

　　即从3101工作面后部的原进架横川、泄巷横川、上顺槽横川分别向采空区集中注凝胶，共注玻璃水约20 t。另由抽放队利用ZY-150钻机从二进风巷的3个地点分别打钻至3101进支架横川内的里段、中段和外段密闭处，利用胶体的凝固特性，分别对巷道、密闭周围进行封堵加固堵漏，消除漏风防止自然发火。

　　3.3 利用FSA MEA新型防灭火材料堵漏 阻燃治理发火隐患

　　(1)实施3101采空区注MEA方案。即：在3101工作面下顺槽设1临时注MEA泵站，将MEA和水按5%的比例配成阻化剂。用泥浆泵加压后，通过泥浆泵管路与采空区预埋注MEA管理联通，自下隅角开始40 m范围内喷洒阻化剂，每5架为1个喷洒点，每点喷洒时间为15~20 min，下隅角喷洒时间为30~40 min，利用工作面微量漏风使MEA进入采空区，使采空区后部形成1条防灭火阻然带。起到阻止采空区遗煤自然的作用。

　　(2)在-270 m胶带巷尾原密闭外2~3 m处打设1道煤袋墙(将碎煤与FSA混合后装袋)，并在两密闭中间留设1趟注浆管，进行注浆，使其充分混合，起到封堵漏风的作用。

　　3.4 均压措施

　　(1)单调压气室-连通管闭区均压。即在3101抽排巷原永久密闭久新建1道高质量密闭墙(保证调压气室的气密性)，与原密闭墙之间形成1个单独的调压气室，同时从调压气室内敷设2根装有调节闸门的Φ5 mm 金属管至火区进风侧，调节闸门安设在距调压气室2~4 m处，调压管内若压力较小，可在调压管进风侧设置通风设施实施增阻，以增加管内压力，调压管连接完毕后要在调压气室外安设水柱计，对调压室与采空区之间的压差进行测定。连通管闭区均压实施后，使3101高抽巷密闭内外压差逐渐平衡，同时也降低了3101进支架横川的漏风压差，达到了控制火区目的。3101高抽巷和进支架横川密闭内CO下降明显。特别是3101进支架横川密闭内的CO浓度短期内由1.984%降至0.01%以下，目前仍呈下降趋势。

　　(2)开区均压。一是优化3101工作面通风系统，及时封闭3101回风巷，保证通风系统的稳定性;二是加大上顺槽清淤力度，保证上顺槽回风断面，减小上下端头压差;三是工作面实施减风方案，即工作量由1 600 m3/min逐步降至800 m3/min，降低采空区内部压差，减少采空区漏风量。

　　4 治理效果分析

　　(1)通过密闭喷浆堵漏、均压、注凝胶、复合胶、利用FSA、MAS、罗克休等新型防灭火材料对3101工作面发火隐患进行综合治理后，工作面上塘口、上顺槽、90#架后的CO于9月26日全部降为0，治理效果明显。

　　(2)工作面过断层期间，断层淋水及注浆水渗入上顺槽造成上顺槽淤煤积水严重，矿安排巷修队原班在上顺槽清淤，工作艰难，进展缓慢，目前上下端头压差仍较大，采空区防灭火工作面仍应重视。

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