撤除工作面上部采空区离层漏风防火设计与效果

李理

内蒙古白音华海州露天煤矿有限公司井工矿 内蒙古锡林郭勒盟 026000

摘 要：目前国内的形势带动了对资源和能源的需求，煤炭作为重要的资源，开采和利用也得到了极大的发展。为了保证综放工作面撤架过程中的防火灭火工作，必须分析火灾原因，采取相应的处理措施。文章以1201-2综放工作面撤除期间防火为例，对综放工作面终采拆除过程中的防火灭火工作进行了分析和阐述^[1]。

关键词：自然发火; 容易自燃; 撤除;

1概述

1201-2综放工作面上部有两个已回采的综放工作面采空区，3个工作面巷道互相交叉。1201-2综放工作面属于I类容易自燃煤层，发火周期为45天。1201-2工作面在开采期间采用综合防灭火措施，保证了工作面的正常回采，在进入停采撤除阶段前，考虑到支架上方及后方采空区的浮煤易松动，且上覆有2个相关联的已回采的综放工作面采空区，存在漏风现象，易引起煤炭自然发火。如果发生煤炭自燃事故，对矿井正常生产的连续性造成重大影响，甚至对矿井正常的安全生产工作造成极大的威胁。因此提前制定1201-2综放面撤架期间的防灭火技术对策，并严格执行，保证了1201-2工作面撤架工作的顺利完成。

2撤除期间煤炭自燃起因及位置分析

2.1撤除期间煤炭自燃起因

煤在常温下吸收空气中的氧气，产生低温氧化，释放热量和初级氧化产物，由于散热不良，造成蓄热持续氧化，热量积聚，温度上升，加速了低温氧化作用进程，最终导致自然发火。综放面停采前铺网不进行放煤，造成采空区遗留煤量多，形成了畅通的漏风通道，在持续供氧和高温的环境下，大大的提高了煤炭自然发火的危险性。

2.2撤除期间煤炭自燃位置

采煤支架上部煤炭。由于工作面停采后，支架和尾溜上部的煤炭，由于受回采压力作用，煤被压缩，呈破碎状，造成煤体松动，并随着撤架产生分离、破碎、崩落。由于支架上方的碎煤有支架的支护，不能冒落，形成了一条漏风通道，再加上如果撤架的速度过慢，支架上方碎煤的自然发火可能性大大增加，一旦煤炭自燃产生CO气体，将会对工作面的撤架进度造成影响，导致煤的氧化和蓄积时间延长，形成恶性循环。

采煤支架尾梁金属网里煤炭。金属网里煤炭是指工作面在距停采线15m处因准备撤除支架而铺网时，尾溜不进行放货，顶煤因受采动影响，崩落在金属网上的煤炭。工作面停采后，尾溜正常通风，对尾梁金属网里的煤炭持续供氧，且具备充足的氧化时间，极易造成自然发火。

开始撤架后，增大了采空区漏风量。当工作面支架开始撤除后，支架上方的煤炭随之垮落，造成原有的通风断面缩小或堵塞，增大局部通风阻力，迫使工作面进风风量减少，采空区漏风增多，对采空区内供氧量增大^[2]。

3撤除期间防灭火技术

3.1减小采空区漏风宽度

工作面回采后上、下隅角往后顶板冒落滞后，使采空区的漏风深度加大。在1201-2综放工作面定位后，立即对工作面上、下隅角采取堵漏风措施。在上、下隅角丝袋闭以外2m各施工沙门子1道，各注砂段1个，将上下隅角漏风通道堵严，改变漏风风流的分布，缩小漏风的宽度，从而减少了采空区漏风。

3.2上尾巷埋管注浆

在工作面停采前，在在1201-2回风顺槽距采终线7m、15m、23m处埋设三趟灌浆高顶管，并将管路接设到采终线以外，停采后对3根灌浆管路进行注砂浆，浆液能够渗入浮煤缝隙中，达到包裹碎煤，防止煤炭表面与氧气接触，同时吸收煤炭氧化产生的热量，降低采空区内温度。

3.3气体监测

工作面定位前15m在工作面老塘铺设5芯束管一组，束管用2寸铁管做套管在工作面下隅角、60#、80#、120#、上隅角各设取样头一个，并与回顺支杆监测束管汇接，在撤除期间能够实时监测采空区气体变化情况。

3.4改变通风方式

1201-2工作面回采期间采用“U”型通风，撤除期间为降低运、回顺的压能差，在工作面与运顺岔口外3m注砂段1个，运、回顺都使用均压局扇对撤除工作面进行供风，将1201-2撤除面通风方式由负压通风改为正压通风，消除了负压造成的运、回顺之间的压能差，工作面随着支架撤离后冒落，减少采空区漏风。

3.4.1砂段要求及注意事项

设置砂门子时，砂门子顶板和两帮有铁网必须破开,见硬底。砂门子设置顶梁、腰梁、底梁，梁子两端要插入两帮200mm以上。打砂门子时顶子间距400mm，选用圆木直径ф≥180mm，用ф18mm厚木板连接，间距100mm，砂门子四周用木板及草袋子圈边。封砂门子时，砂门子内衬丝网，顶板及两帮用草袋子塞严压实，防止跑砂。砂门子间挑高顶要求：高顶高度1.5m、宽度1.5m、长度与巷道宽度齐平。挑顶作业每1.0m为一个循环，要及时补打锚杆，锚杆间排距为0.8m×1.0 m，锚杆采用Ф20×2200 mm螺纹锚杆，锚杆的预紧力要达到规定要求。挑顶后将金属网及时补好，严禁空顶作业。注砂时，注砂人员要先试验注砂系统，要求先注砂0.5m³，待管路正常无问题后，方可连续注砂。砂段封顶时要注意控制好管路压力，及时打开卸压三通进行卸压。每次注砂前、后都冲洗管路十分钟。

3.5建立采空区无煤防火隔离带

1201-2工作面定位后在工作面顶梁、尾梁每5台支架进行顶管，将4寸套皮管顶入煤体至少2.5m深，并进行灌砂浆，要保证整个工作面至少灌浆一遍，灌浆水浸润煤体，增加煤的外在水分，吸热冷却煤岩，砂浆充填煤岩裂隙及其孔隙的表面，增大氧气扩散的阻力，减小煤与氧气的接触和反应面，在顶板形成一条有效的隔离砂带，减少高温发火隐患。

1201-2工作面顶板为煤层，煤层厚度0.8m至1m之间，煤层之上含夹石，夹石厚度0.8m至1.2m，之上为煤层。由于有着1m左右的夹石，采用人工顶管不能将套皮馆穿过夹石，达不到要求的顶管深度，加之上覆两个相邻采空区，加大顶板漏风隐患，对顶管灌浆的要求更高。为解决这个问题，专门设计了1套方案。

工作面前梁注浆孔设计：为了解决顶管达不到深度的问题，使用SGZ-ⅢA型钻机对1201-2撤除工作面前梁顶板按照设计要求进行打钻，终孔位置穿过夹石，停留在煤层中，并下好套皮管，利用钻孔进行预防性注浆。

工作面尾梁注浆孔设计：因钻机不能进入工作面尾梁，无法在尾梁处打钻，使用锚杆机对尾梁顶管处进行打孔，通过打钻震动将打钻处及四周的夹石震碎，钻孔按梅花眼布置，这样可使顶管处夹石及实体煤都松散破碎，顶管时可以穿过夹石。

3.6对采空区进行注氮惰化

采空区注氮可以降低采空区内的氧气浓度，从而降低煤的氧化速度，能抑制采空区遗煤自燃的速度。

3.6.1对本工作面采空区散热带进行注氮

在1201-2运顺距采终线15m位置提前设好注氮高顶管，并与运顺主干注氮管路汇接，定位后对采空区进行注氮，降低采空区内含氧量。

3.6.2对上覆工作面采空区进行注氮

在1201-2运顺采终线以外60m处向上覆采空区施工3个钻孔，终孔位置1201-2采空区，3个钻孔分别对应1201-2工作面30#、60#、80#支架。将3个钻孔与1201-2运顺主干注氮管路汇接，向上覆踩空进行注氮，降低上覆采空区内含氧量，抑制煤体自燃。

4防火效果检验

按照提前制定的防灭火方案进行施工，有效的防治了撤除工作面自燃发火，保证了1201-2工作面顺利的撤除完毕。在1201-2工作面撤除期间共灌浆注砂750m³，注氮量21.78万m³。

5结束语

综采放顶煤工作面撤架过程中，极易引起采空区遗煤自燃。研究这一时期自然发火的原因、特点及合理有效的防火灭火技术具有重要意义。为防止易自燃综放工作面拆除过程中的自燃，应突出“预防为主”的原则，及时掌握采空区潜在自燃发火点气体成分的变化情况，并对可能产生的后果进行分析，正确指导煤炭自燃的防治工作，使防治措施具有针对性，实现对煤炭自然发火的可靠控制。综采放顶煤工作面拆除过程中的自然火灾防治必须加强组织管理，确保各部门协调到位，设备运输路线畅通，采取防灭火措施，采用充填分级，提高工作面设备拆除速度，尽量缩短拆除时间。1201-2工作面顺利撤除为消除上覆采空区离层漏风产生的防火隐患提供了宝贵经验。

参考文献:

[1] 师勇. 综放工作面的末采及撤除期间的防灭火工作方法分析[J]. 中国高新技术企业, 2014(3):2

[2] 梁红利.大屯矿区深部开采综放面撤除期间防灭火技术实施效果浅议[J].今日财富，2019（30）