厚煤層煤柱回收綜放面自然發(fā)火防治

1、厚煤層煤柱回收綜放面自然發(fā)火防治 王憲付 李啟明 孫平遠 赫景民 （ 沈陽煤業(yè)集團公司 清水煤礦，遼寧沈陽110128） 摘要：厚煤層綜采放頂煤工作面防火問題一直是制約沈北礦區(qū)采煤主工藝改革的瓶頸。沈陽煤業(yè)（集團）公司在清水煤礦-260水平煤柱回收面進行綜采放頂煤試驗，通過采取綜合防火措施取得成功。文章介紹了在各個階段，不同時期復雜地質(zhì)條件下采取的有針對性的防火措施。關鍵詞：厚煤層 煤柱回收 綜放面 自然發(fā)火防治沈北礦區(qū)位于沈陽市北部，隸屬于沈陽煤業(yè)集團公司，煤層為中厚煤層，煤質(zhì)為老年褐煤，屬低沼氣礦區(qū)，相對瓦斯涌出量7-9m3/t，絕對瓦斯涌出量11-15 m3/min，煤塵具有強爆性，爆炸

2、指數(shù)45%，煤層自然傾向為類極易自燃煤層，發(fā)火期1-3個月，最短24天。綜采放頂煤試驗從上世紀80年開始代先后沈北礦區(qū)在蒲河礦和大橋礦試驗，都以軟巖壓力大、順槽及采空區(qū)防火問題沒有解決將工作面封閉而宣告失敗。20多年來采煤方法一直沿用木棚絞接頂梁、單體鋼放頂煤等落后回采工藝開采。這些回采工藝回收率低、頂煤不易放落、采空區(qū)容易出現(xiàn)“大院”積存高濃度瓦斯，造成采面回風流瓦斯時常超限，工人勞動強度大等諸多問題。特別是采空區(qū)“大院”受采動影響冒落時造成瓦斯瞬間異常涌出的問題難以解決，存在安全生產(chǎn)隱患。針對上述諸多問題，集團公司決定2007年下半年在清水煤礦-260水平煤柱回收面進行綜采放頂煤試驗，對沈

3、北礦區(qū)采煤主工藝改革進行嘗試。該面從2007年10月開始掘進準備到2008年1月試生產(chǎn)，已于2008年9月安全回撤順利封閉，共推進330米，平均月進36.7米，7月份工作面轉(zhuǎn)角最慢月進19米，共采出煤炭46萬噸。下面把礦井在該綜采放頂煤試驗面防火方面的做法進行簡單介紹。一、概況1、礦井概況清水礦位于沈北礦區(qū)東南部，井田處于沈北煤田含煤盆地邊緣的扭轉(zhuǎn)部位，受扭力作用，斷裂構(gòu)造比較復雜。該井田以斷層為主，斷層走向以北東向、北西向為主，東西向斷層形成較早，被北東斷層切割。該井田經(jīng)統(tǒng)計有較大斷層47條，其中落差大于30米的23條，落差在3020米的7條，落差在2010米的14條，落差在108米的3條。

4、8米以下斷層在生產(chǎn)中揭露控制。礦井通風方式為中央邊界抽出式，三條斜井入風，一條豎井回風，回風井安有2臺BD-8-25型主通風機，礦井總?cè)腼L量5400 m3/min。礦井具有完善的防火灌漿系統(tǒng)、束管監(jiān)測系統(tǒng)、安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、防火注氮系統(tǒng)。煤質(zhì)為老年褐煤，煤層自然發(fā)火期1-3個月，最短15天，為極易自燃煤層。礦井相對瓦斯涌出量7.49m3/t，絕對瓦斯涌出量11.93 m3/min，煤塵爆炸指數(shù)45%，具有強爆性。2、工作面概況-260水平煤柱回收綜放試驗采面地質(zhì)構(gòu)造復雜，停采線與切眼間發(fā)育有18條斷層，順槽走向長度360米，工作面長度90米，煤層傾角5度。在掘進過程中，運順揭露和穿過舊巷1

5、2條，采空區(qū)1個，工作面揭露舊巷3條，回順揭露和穿過舊巷11條，采空區(qū)1個，工作面開采過程中還需經(jīng)過 18條舊巷，其中有1條220米長的巷道（原5號面固定運煤道）始終伴隨，另外工作面還將轉(zhuǎn)角及兩順過采空區(qū)（如圖1）。 綜采工作面采場平面圖(圖1)工作面采用“U”型通風方式，配風量500-600 m3/min，運順接有一條4吋注氮管路，一條4吋注漿（抽放）管路、及給排水管路；回順接有一條8吋抽放管路，一條4吋注漿（注氮）管路及給排水管路和束管。該工作面采煤機選用MG-132/320DW，前部運輸機為SGW-630/264ZH，后部運輸機為SGW-630/264，液壓支架為ZF4000/16/26

6、，轉(zhuǎn)載機為LPS-500，煤層厚度8-10米，采高2.5米。二、防火措放1、開采前及安裝期間1）掘進過程中防火措施開采前掘進順槽時采用錨網(wǎng)、架鋼噴漿的支護方式，噴漿的目的主要是隔絕空氣與煤體的接觸，要求嚴密不漏風，降低煤炭氧化速度。對過舊巷地點每2米一排，每排3根，預埋2吋帶法蘭盤鐵管2-3m長，管頭固定在棚或錨網(wǎng)上，掘進面過20米后，對預埋鐵管注瑞米充填料，注到上壓2-3Mpa時在噴漿中可能有料擠出，這時用破布木楔堵漏。對掘進過采空區(qū)地點加密埋管數(shù)量，增加埋管深度。每個埋管掛牌編號管理，這樣在棚梁幫頂噴漿上形成一層瑞米充填料層，盡可能隔斷氧氣與煤接觸氧化，隨后用風鉆將2吋注充填料管透開，利用

7、高壓泥漿泵向充填料層上注白泥，進一步密實、充填煤炭裂隙。在過采空區(qū)處除采用過舊巷防火措施外，還要用150鉆機向工作面回采側(cè)打鉆10-20米注水泥漿，加固舊采空區(qū)頂板，防止工作面開采推進時冒頂（見圖2）。 過舊巷及采空區(qū)注瑞米、水泥布置（圖2）當順槽掘進完成后，受壓力影響，巷道會出現(xiàn)裂縫，噴漿脫落等現(xiàn)象，這時及時補注原預埋孔和重新用風鉆打孔注瑞米充填料和白泥。2)開切眼防火措施切眼施工采用2.2m工字鋼先貫通，后用6.6m跨度36U鋼拱擴面錨網(wǎng)、錨索噴漿聯(lián)合支護，切眼掘送過程中過8#面回風順槽在底板上1米，從回順始20米范圍內(nèi)見原東區(qū)8#面回順，在工作面安裝運輸機拉底過程中發(fā)現(xiàn)底板煤熱，及時灑阻

8、化劑、白泥進行處理。擴面過程中由于是煤柱回收采面，壓力大、頂板多處出現(xiàn)離層、漏頂?shù)葐栴}，對頂板離層、漏頂?shù)攸c及時打眼將頂板空間及裂隙充滿瑞米及白泥。后部運輸機鋪設時，對底板及空巷側(cè)浮煤進行清理，灑白泥和阻化劑，確保長期氧化煤炭及時清凈運走。在回順側(cè)14#支架及回順絞車硐室預埋4吋灌漿管路，以便在工作面推進10-15米后進行采空區(qū)及硐室（原舊巷處）充填河沙。對原東區(qū)16#采場兩順已注沙閉周圍進排孔注瑞米和白泥，密封充填圍巖及裂隙。支架安裝完成后在架后埋設4組束管探頭，監(jiān)測采空區(qū)“三帶”，便于根據(jù)煤層自然發(fā)火期確定最低月開采進度（見圖3）。開切眼注漿管及束管布置（圖3）2、開采過程中防火措施由于工

9、作面開采過程中要經(jīng)過18條舊巷，2個采空區(qū)，加之人員新、隊伍新、設備新，員工都未接觸過這項采煤工藝，業(yè)務不熟練，很難保障工作面順利進刀和進度，防火壓力特別大。1）兩順尾巷防火措施（1）首先兩順副幫超前后部運輸機3米擴幫，將長期氧化煤提前清除，開幫深度最少1米，直至硬幫為止（見圖4）。（2）上、下口各3個支架始直至兩個順槽副幫的木料、鐵網(wǎng)收凈，將頂煤放凈。（3）兩順幫、頂板噴漿層及錨網(wǎng)托盤在超前后部運輸機1米處用風鎬將噴漿層破開，將網(wǎng)鉸掉運走，嚴禁遺入空巷，便于回收時將頂煤放出。（4）每個原班對上、下尾巷放下的煤及時清凈運走，并注白泥，將煤炭包裹，防止氧化。（5）距后部運輸機7m，在兩順頂板打鉆

10、至煤層頂板，進行預注高壓水，便于尾巷煤冒落和濕潤煤體。（6）每10天對上、下尾巷進行封堵一次，主要是先用瑞米充填米注一個墻，墻里埋管注白泥，下順尾巷長度不小于5m，上順尾巷長度不小于3m，防止向空區(qū)漏風。（7）上、下尾巷預埋注氮管路，不間斷向采空區(qū)注氮氣。 兩順副幫提前開幫（圖4）2）工作面過舊巷防火措施凡工作面揭露舊巷時，首先在正幫打鉆3m深，觀測舊巷漏風狀態(tài)，并取樣化驗分析舊巷及周邊氣體組份，便于采取相應措施。若是正幫和底板揭露的舊巷直接打眼、注水、注阻化劑；若是舊巷在頂板未被揭露，就拉架后在架后放貨，見矸石為止，并在后部運輸機空巷側(cè)打水針注水。3）工作面轉(zhuǎn)角及過采空區(qū)防火措施工作面推進2

11、50米時轉(zhuǎn)角，下順過原東區(qū)9#面采空區(qū)，上順過原東區(qū)4#面采空區(qū)。下順在掘進擴面過程中原東區(qū)9#采空區(qū)在下順揭露，長度為42m，最深進至工作面18米，并且發(fā)現(xiàn)漏頂，最高處達9米高，且發(fā)現(xiàn)有CO和霧氣，雖然從掘進期間開始至開采過程中一直不間斷地注瑞米、白泥、水泥等措施，但是由于漏頂高，頂板破碎等原因，綜采支架不易通過，影響工作面推進度，對防火極為不利。（1）對原空巷頂板及空巷打4-10米深鉆孔，注瑞米加固料，加固巷道頂板。（2）工作面靠下順20米范圍內(nèi)人工開幫，架前用4米長木拌密排頂板，防止漏貨。（3）兩順采用200mm， 4m長圓木做梁，3.5m單體做腿，加強支護，棚距500mm。（4）圓木頂

12、梁進入到架后及時回收，將頂板放落。（5）原班對空巷注白泥，將浮貨用白泥包裹，降溫、防火。（6）每5天上、下尾巷注一封堵墻，防止漏風。（7）加大采空區(qū)注氮量，控制尾巷瓦斯抽放量。（8）兩順及尾巷不間斷打水針注水。過采空區(qū)平面圖（圖5）3、回撤期間防火措施（1）在預計停采線位置提前1個月對10米范圍內(nèi)頂板注水泥漿進行頂板加固。（2）工作面劈幫引網(wǎng)前對全工作面前方頂板60度角打8m深鉆孔，注加固料2個循環(huán)進行頂板加固。（3）采用預留風道回收方式，便于處理發(fā)火隱患，每撤2架打一木垛護頂板。（4）支架回撤前在架后下部10米、上部7米空巷側(cè)注瑞米擋風墻，墻后充滿白泥，防止空巷漏風。（5）支架回撤前在每個架

13、間后尾梁縫隙打埋6分管，對全工作面架后注白泥。（6）支架回撤后，每撤一架在預留風道側(cè)（木垛），對原架架頂打孔注白泥、注水（見圖6）。 回撤期間防火白泥管布置（圖6）注瑞米、白泥統(tǒng)計表日期注瑞米（桶）注白泥（袋）上順下順上尾巷下尾巷工作面上順下順上尾巷下尾巷工作面2007年12月15214827676387202480120802008年1月819026741107312507982008年2月65596378697500402008年3月43635042710852008年4月2867555580622008年5月20305686312008年6月156049368473922008年7月19

14、70126516216291442008年8月1940235881104964151722008年9月203031362762891721561合計1711586462425634683441094612501727298990桶，合238噸其中加固161噸17301袋，合435噸三、結(jié)束語從07年10月掘進巷道至08年9月回撤封閉，歷時12個月，全礦在防火方面上做了大量工作，投入了大量人力、物力和財力，共注白泥 435噸，水泥10噸，氮氣280萬m3，瑞米238噸（其中包括工作面頂板加固140噸，順槽頂板加固21噸），注水750小時。盡管這樣，在切眼擴面過程中，未擴切眼在2007年12月8日

15、乙班下順口往工作面3架棚幫見煙，扒貨注水處理；在掘進巷道過9#面采空區(qū)時，頂板冒落高達9m，曾出現(xiàn)過霧氣和CO，最大達1000PPm，在開采過程中過舊巷、采空區(qū)時，工作面正幫孔內(nèi)及架間CO最大達800PPm。這些都是因為該采面布置在這樣一個舊巷多，有轉(zhuǎn)角，開采煤層為煤柱巷道壓力大的特殊塊段造成的，在今后布置采場時應該避免。1、綜放工作面不宜布置在煤柱、過舊巷、采空區(qū)及有轉(zhuǎn)角等復雜塊段。2、加強巷道掘進工程質(zhì)量，巷道掘進時避免出現(xiàn)高頂，浮煤“蓋被”現(xiàn)象。3、巷道支護應采用先錨網(wǎng)、錨索，噴漿后架棚等復合支護。4、巷道高頂及過斷層破碎帶時及時充填嚴密。5、兩順及切眼擴面后及時噴漿封閉煤體及圍巖，減少暴露時間。6、工作面配風量控制在800 m3/min以下，月推進度40米以上?？諈^(qū)內(nèi)40米以里氧氣含量大部在5%以下，個別在7-8%，基本處于窒息帶。7、上、下順副幫超前擴幫長度不宜超過7米，減少幫煤氧化時間。8、上、下順頂板錨網(wǎng)及噴漿層回收時不易破壞，頂板煤不易放落，超前5