综合防火技术在突出自燃煤层复合顶板工作面停采期间的应用

综合防火技术在突出自燃煤层复合顶板工作面停采期间的应用

崔广平

淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿，安徽淮南 232001

摘要：张集矿13-1煤为自燃煤层，顶板为复合顶板，工作面推进较慢，防火压力大，为此，采用“立体、迈步、多通道”综合防火技术，取得良好的效果，为安全回采提供了安全保障。

关键词：综合防火技术；自燃煤层；复合顶板；应用

引言

张集矿13-1煤为自燃煤层，自然发火期3～6个月，该煤层分别13-1煤（主煤层）和13-2煤，顶板为复合顶板，采煤工作面回采期间常因顶板破碎、不稳定，造成工作面长时间处于停采阶段，月推进度小于40m，给防火工作带来了较大困难，而且利用传统的防火错失无法满足工作面长时间停采期间的防火需求。为确保该复合顶板工作面停采期间的防火安全，消除煤层自燃发火隐患，采用“立体、迈步、多通道”综合防火技术，预防和解决工作面出现的自燃发火隐患。

1问题的提出

1611（3）外工作面在回采过程中，因受复合顶板影响，掉顶严重而无法割煤，长时间停采导致采空区出现CO。通过现场排查和调阅相关资料分析，CO的产生是由于采空区遗煤低温氧化造成的。根据现场实际情况，采用了“立体、迈步、多通道”综合防灭火技术，有效的解决工作面因长时间停采导致的煤层自燃发火隐患。

2运用过程

2.1 1611（3）外工作面概况

1611(3)外工作面为西三13-1煤上采区1611(3)工作面F25断层以东剩余部分，该工作面走向长度330m，倾斜长度240m，采用后退式走向长壁一次采全高综合机械化采煤法。

13-1煤层稳定，局部受构造影响，煤层变薄、变软；煤层厚度1.6～6.3m，平均4.6m。根据勘探及巷道顶板锚索探眼资料，13-1煤直接顶为砂质泥岩，性脆易碎；其中13-2煤（厚0～1.6m，平均0.9m）距其下伏13-1煤间距1.4～7.6m；14煤（平均厚0.6m）距其下伏13-1煤间距约21m。

工作面在回采过程中，因顶板破碎，不稳定，经常出现掉顶，甚至掉顶较严重，受掉顶影响，工作面在9月27日至10月31日近一个月时间内共退尺30m左右，推进度较慢，基本处于停采阶段。

2.2 停采阶段工作面防火指标情况

由于13-1煤为自燃煤层，而工作面停采时间较长，为更好地了解采空区自燃发火情况，在面内增加了防火检查测点，加强了工作面防火预测预报。通过现场实测及取样化验分析，发现采空区出现CO后呈缓慢上升趋势，最大值为60ppm。采空区CO变化情况见图1。

图1 1611（3）外工作面采空区CO趋势图

从趋势图中可以明显看出，采空区CO 从出现开始，整体呈缓慢上升趋势，说明采空区内遗煤出现了氧化反应，为防止该隐患进一步扩大，需立即采取防火措施进行处理。

2.3 “立体、迈步、多通道”综合防火技术运用过程

根据多种渠道对1611（3）采空区进行自然发火预测预报的结果来看，采空区已经出现了氧化反应，并且产生的CO呈上升趋势。而13-1煤直接顶为砂质泥岩，其中13-2煤（厚0～1.6m，平均0.9m）距其下伏13-1煤间距1.4～7.6m；14煤（平均厚0.6m）距其下伏13-1煤间距约21m。经分析得出CO的来源为采空区氧化带的顶板遗煤氧化产生。针对这种情况，及时召开专题会议，并根据现场实际，研究讨论分析，制定了“立体、迈步、多通道”综合防火技术，并在现场进行了严格运用。

2.3.1 增设防火检查点

工作面停采期间，工作面每10架设置1个防火观测点，测点进入支架后方10m，同时根据采空区三带分布规律，在上隅角增设2m、10m防火观察管, 确保检测到采空区深部真实数据；同时在轨顺施工防火钻孔，利用部分钻孔作为观测孔，提前探查采空区内CO情况。

2.3.2 合理调控工作面风量，减少采空区漏风

根据工作面瓦斯情况，将工作面风量控至1500m3/min这样，减少采空区漏风。

2.3.4 对工作面架档进行充填堵漏，并且对上隅角及机尾10架、下隅角及机头10架喷注罗克休进行堵漏，减少采空区进氧量。

2.3.5 轨顺新增2趟灌浆管路，跟原灌浆管路分别相距60m、40m和20m，对该3趟灌浆管路进行交替迈步式预埋至采空区，预埋长度分别为60m、40m和20m；运顺注氮管埋进采空区长度为50m，灌浆管路埋进采空区长度为40m。

2.3.6 运用多种通道和防火方法治理采空区发火隐患

利用轨顺迈步式预埋灌浆管路和压茬式防火钻孔对采空区进行交叉灌浆，以降低采空区温度，消除底板遗煤氧化；利用运顺预埋注氮管对采空区连续注氮，降低采空区氧气浓度；同时利用运顺预埋的灌浆管路对采空区注液态CO2，置换采空区气体的同时，降低采空区温度，降低底板遗煤氧化速度。

3 应用效果

通过“立体、迈步、多通道”综合防火技术对1611（3）采空区出现的发火隐患进行治理，同时根据对采空区预测预报的数据进行整理，如表1和图2所示。

从图中可以很明显看出，采空区内CO浓度在逐步降低直至稳定，甚至消失，采空区内遗煤的氧化得到很成功的抑制，效果非常显著。

4结论与推广应用价值

“立体、迈步、多通道”综合防火技术在1611（3）外工作面发火隐患治理的显著效果，说明了该技术能够提前探查到采空区内发火隐患情况，并及时有效地采取防火措施。而且迈步式预埋灌浆管路和压茬式防火钻孔对采空区进行的交叉灌浆，以及运顺注氮和注液态CO2，不仅可以降低采空区温度，还能降低采空区氧气浓度，抑制底板遗煤氧化，直至消除发火隐患。

该综合防火技术不仅能够运用工作面停采期间的防火治理，对于工作面收作期间的防火治理也能起到显著的效果，具体很广的推广应用价值。

参考文献
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