停采工作面采空区一氧化碳异常处理

停采工作面采空区一氧化碳异常处理

邹大伦

贵州盘江精煤股份公司土城矿贵州盘县553529

摘要：针对土城矿13124停采工作面埋管抽放管内一氧化碳产生来源进行分析，介绍抑制一氧化碳气体采取的措施、治理过程及取得的效果。

关键词：一氧化碳；注氮防灭火；采空区注水；

1土城矿13124采面概况

土城矿13124采煤工作面位于半坡采区一水平井筒东翼，西起1312运煤斜巷，东至F38断层。走向长501m，倾斜长143m，距地表垂深为321m；煤层平均厚度2.96m，煤层平均倾角17°。该工作面绝对瓦斯涌出量为49.12m3/min，相对瓦斯涌出量为16.59m3/t；煤层具有爆炸性，煤层自燃发火等级为Ⅱ级。

采煤工作面为走向长臂后退式采煤，13124回风巷为13122采面运输巷留巷，在工作面回采至停采线位置准备回收期间，发现上隅角留管抽放管内有一氧化碳产生，且在24小时内由2ppm急剧上升至11ppm。

2采面留管一氧化碳产生原因分析

2.1工作面推进速度慢且采空区遗煤量大

采煤工作面接近末采期间受到F38断层的次生断层影响，煤层上移至工作面综采支架顶部，致使顶板破碎且采面支架前探梁附近瓦斯涌出异常等原因致使工作面推进速度慢，同时采煤工作面架子顶部存在大量遗煤堆积，且此段区域处在停采线往里50m范围，恰恰处在采煤工作面氧化带内，采空区及支架上方破碎的煤体有足够的时间聚热，氧化分解产生一氧化碳。

2.2漏风自燃

采面回风巷作为上部13122采面运输巷留巷，工作面回风巷采用沿空留巷技术，同时为降低沿空留巷恢复期间的瓦斯治理及管理难度，在留巷内每隔36m设置一个三通抽放上隅角瓦斯，无形中增加采空区氧化带长度。

3采空区一氧化碳异常处理

通过分析对采煤工作面断层情况及一氧化碳来源情况分析，认定主要一氧化碳来源主要为停采线往里40～70m段，且一氧化碳浓度急剧上升，必须立即进行处理。

3.1切断采空区留管抽放

回风巷留巷期间，每隔3m施工一道挡风墙，发现一氧化碳以后，迅速将抽放采空区的留管断掉，为了解决上隅角瓦斯超限，将断开的瓦斯管路抽放离上隅角最近的挡风墙“气室”，截留采空区瓦斯涌向采煤工作面，但此时瓦斯沿着采空区裂隙带涌向采面尾架前探梁处，又在此处增设瓦斯抽放管路。具体见图1：断开采空区留管抽放。

图1断开采空区留管抽放图

3.2注氮防灭火技术

采煤工作面为走向长壁开采，工作面采用“U”型通风方式，根据巷道布置及通风方式，注氮方法采用运输顺槽埋管注氮。注氮系统为地面固定式制氮装置，生产的氮气用管道输送到井下，井上、下设备及管路系统流程为：空气→压缩机→气水分离器→吸附器→孔管→运输石门→采面运输巷→采空区。

《煤矿安全规程》第238条规定：注入氮气纯度不小于97%。但从制氮成本方面考虑，氮气纯度太高，不仅产氮量低，而且耗能高。我们从注氮效果和制氮成本两方面综合考虑，注入氮气的纯度为98%。采用多功能色谱分析仪分析后注入井下的氧气含量不大于2%，注氮量为720m3/h。

3.3采空区注水

通过在13124采面回风巷上隅角往外5m处，施工采空区裂隙带高压注水钻孔，使得水份能够从裂隙带向下渗透，产生“淋雨”效果，降低采空区温度，减缓氧化；同时水能够进入煤、矸孔隙和裂隙,当水份充足时,还可在煤块的表面形成水模，这就阻碍了氧在浮煤中的扩散,破坏了煤与空气的接触,因此随水份的增加,煤的氧气吸耐能力下降,从而形成了水对煤的阻化作用。同时煤矸石遇水发生膨胀，能够使得孔隙进行充填，减少采空区空间。

图2:采空区注水钻孔设计图

在13124采面处理采空区一氧化碳异常问题过程中，已分析清晰一氧化碳来源主要是采面停采线向后的断层影响，故注水钻孔主要集中在此段区域。回风巷上隅角往外5m处，施工3个注水钻孔，终孔控制范围为：与采面底板高差为20m，停采工作面煤壁向采空区30m，13124回风巷上帮向下10范围内，具体见图2：采空区注水钻孔设计图。

3.4减小采空区漏风

工作面的漏风量随着风量的增大而增大，采空区总漏风与配风量近似呈线性关系，其漏风率与配风量也近似呈线性增加关系；同时采空区氧化带宽度随着配风量的增大而增加。故在采面发现一氧化碳以后，立即对其外上山进行短路，同时在采面运输巷施工控制风门，已达到控制采面风量，减小采空区漏风。

4处理效果

采煤工作面停采后，因停采回撤准备时间长，且在未开始回收期间，发现一氧化碳涌出异常，为了不损坏支架和设备，采取了以采空区注水为主，注氮、减少漏风为辅等一系列的灭火措施。有效控制了一氧化碳的上升，工作面支架和设备全部安全拆除。同时为下一步恢复13122运输巷（13124回风巷为沿空留巷），提供可靠的技术保障。

5结语

综上所述，采空区注水、注氮等综合防灭火技术对高产高效矿井的综采、综放工作面防治煤层自燃发火发挥着越来越重要的作用。为了减少火灾威胁，特别是在采煤工作面回采准备线路较长且无法立即回撤的情况下，就给采空区聚热提供条件，故在采煤工作面停采前，在停采线往外向采空区施工高压注水钻孔注水，能够有效预防采空区聚热，避免火灾事故发生。

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M]，中国矿业大学出版社，2007。