易自燃厚煤层留顶煤收作防治煤层自燃技术_马权.pdf

煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 1矿井概况 矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内， 井田东 西长约 13.2km，南 北 宽 约 4.6km， 井 田 面 积 约 59.69km2。 矿主采煤层为 3- 1 煤层， 该煤层层位稳定， 煤层 厚度较大。顶板岩性主要为砂质泥岩和粉砂岩， 局部 为细粒砂岩或粗粒砂岩， 为复合顶板煤层。3- 1 煤层 自燃倾向性为容易自燃， 自燃等级 I 级， 自燃发火期 为 32 天。 2工作面情况 113102 综 采 面 是 矿 第 二 个 面 ， 标 高 796. 5～851.6m， 可采走向长度 2670m， 面长 240m，煤层 平均 4.45m， 沿工作面顺槽自北向南厚度增大， 采用 倾向长壁后退式全部垮落综合机械化采煤方法。 工作面 2018 年 1 月份开始回采， 2018 年 11 月 23 日，开始铺网上绳。由于工作面在收作位置受 F1202 断层影响， 造成上绳结束顶部遗煤多， 最厚留 顶煤 2m， 支架顶、 后和采空区均遗留大量碎煤， 给防 治煤层自燃带来了一定的难度。 3收作期间防火措施， 杜绝自燃发火隐患 3.1加密防火检测点， 确保检查不留死角和盲区 1 ） 收作面防火检测点布置位置分别为 架前、 架 顶、 架尾， 3 个点为 1 组 （见图 1 ） 。 图 1113102 收作面防火检测点布置示意图 2 ） 从进风侧第 1 架开始到第 70 架， 每 5 架布置 1 组防火检测点；从 71 架到 140 架每 1 架布置 1 组 防火检测点。共布置测点 84 组， 计 252 个。 3 ） 防火检测点用 4 分铁管打入煤体深度不小于 1m， 铁管前端为尖头、 煤体段为花管； 铁管与橡胶软 管相连， 检测取样结束后将软管扎紧。 4 ） 测点编号挂牌管理，每小班检查一次一氧化 碳、 二氧化碳、 氧气、 温度。 易自燃厚煤层留顶煤收作防治煤层自燃技术 马权 （内蒙古银宏能源开发有限公司泊江海子矿 ， 内蒙古 鄂尔多斯 017000 ） 摘要 矿井现主采的 3- 1 煤层为容易自燃， 在收作过程中由于地质构造影响往往会留顶煤， 给收作 防火管理带来难度。 本文通过对 113102 收作面留顶煤收作期间， 防灭火技术进一步研究分析， 采取一 系列措施， 有效控制了易自燃厚煤层留顶煤收作自燃发火事故， 确保工作面安全收作， 也为今后防灭 火工作总结了经验。 关键词 自燃 ； 厚煤层 ； 留顶煤 中图分类号 TD324.2文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 01- 0054- 03 Self-igniting thick coal seam retaining top coal for prevention and control of coal seam spontaneous combustion technology MA Quan （Inner Mongolia YinhongEnergyDevelopment Co., Ltd. BojiangHaizi Mine ， InnerMongolia Erdos 017000 ） Absrtact The main 3- 1 coal seamis easytospontaneous combustion. Top coal is often retained due tothe influence ofgeological structure in the harvest process, which brings difficulties to the fire prevention management of harvest. Through further research and analysis of fire pre- vention and extinguishing technology during the period of roof- retaining coal harvesting in 113102 harvesting face, a series of measures have been taken to effectively control the Spontaneous Combustion Accident of roof- retaining coal in thick spontaneous combustion seam, ensure the safe harvest ofworkingface, and summarize the experience for future fire prevention and extinguishingwork. Key words spontaneous combustion ; thick coal seam; top coal 54 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 3.2做实封堵和充填措施， 减少漏风 1 ）停采后立即在胶运顺槽、回风顺槽支架后方 采空区施工隔离墙， 厚度 3m， 与帮顶支架结实不漏风 （见图 2 ） 。 2 ）对砂袋墙喷涂 LFM封闭材料，用 MEA 等充 填材料进行二次注浆， 确保进、 回风两端头封堵严实 不漏风。 3 ）对进风侧前 15 架架间下部用编制袋装砂土 进行封堵， 随后用风筒布进行辅助封堵， 最后用喷涂 LFM防火材料进行封堵。 4 ） 对每一架综采支架工作面架间间隙煤体暴露 部分进行喷涂 LFM封闭材料；对每一架综采支架后 部网面及暴露松散煤体采用弯管喷涂 LFM封闭材 料。 图 2沙袋隔离墙示意图 3.3收作面面内进行防火注胶 1 ）从 71～140 架， 每 1 架架前、 架顶各施工 1 个 防火孔， 设计孔深 3～4m， 孔直径 4 分， 共施工 140 个 孔。 从 1～70 架，每 5 架架尾各施工 1 个防火孔； 从 71～140 架， 每 1 架架尾各施工 1 个防火孔； 防火孔进 入采空区不小于 1m，孔直径 4 分，共施工 84 个孔。 （见图 3 ） 图 3113102 收作面面内防火孔示意图 2 ） 所有孔轮流反复注胶，对检查出 CO 超过 200ppm的， 立即注胶。 3.4采空区施工注胶钻孔 1 ）利用 ZDY- 650 钻机， 在 55～140 架， 每不大于 10 架施工 1 个防火应急钻孔，方位 180，仰角 27， 设计孔深不小于 12m不返水为止） ， 钻孔直径 73mm， 共计施工了 11 个。 （见图 4 ） 图 4113102 收作面采空区防火钻孔示意图 2 ） 钻孔开孔位置位于两液压支架伸缩梁间的夹 缝。 3 ）钻孔终孔点位于支架后方采空区顶板向上 5m 处；钻孔终孔平面投影点位于支架后方采空区 3m。 4 ） 钻孔施工完毕后向钻孔内下 1 寸的铁管 8m， 封孔长度不少于 1m。 5 ） 所有钻孔与面内专门安装的一路 φ50mm管 路合茬， 每天向采空区进行注胶， 直到架尾出胶体。 3.5做好注氮、 灌浆防火和通风系统管理 1 ） 坚持每天 24 小时注氮措施， 确保注氮量和注 氮浓度符合要求。 2 ） 强化防火灌浆系统管理，确保防火灌浆系统 随时具备灌浆条件。 3 ） 每天对收作面风量进行测定， 确保风量稳定， 进风量控制在 800～850m3/min 之间。 4治理效果 1 ） 工作面刚刚停采 5 天后，架前架顶 CO 增大 趋势严重， 最大达 196ppm， 情况十分危急,在采取一 系列综合防火治后， 迅速控制住了自燃隐患， 并逐步 消除了隐患， 整个收作面到拆架结束， 只有 96、 101、 105 三架有时 CO在 100～150ppm （掉顶段 ） ， 其它平均 35ppm， 确保了安全收作。 2 ） 工作面 2018 年 11 月 23 日夜班联网上绳， 11 月 28 日开始刷面， 2019 年 1 月 1 日夜班开始拆架， 2019 年 1 月 10 日拆架结束封闭。每天取收作面架 前、 架顶、 架尾所有检查点最大值进行比较 （见表 1 ） 。 3 ） 回风隅角从停采到辅运封闭， CO 的指标 30～55ppm。 4 ） 回 风 流 从 停 采 到 辅 运 封 闭 ， CO 的 指 标 2～7ppm。（下转第 58 页 ） 55 ChaoXing （上接第 55 页 ） 5 ） 连续注氮气， 惰化采空区自燃， 每天注氮量约 5.4 万 m3，回风隅角和回风侧采空区内 O2浓度控制 在 7以下， 有效抑制了采空区内遗煤自燃。 表 1每日 CO 最大值情况 5总结 1 ）易自燃厚煤层收作前， 一定要合理采高， 避免 留顶煤， 不给防火工作埋下隐患。 2 ）收作刷面时，要加强顶板管理，尽量减少掉 顶； 如果出现掉顶， 必须立即进行充填加固， 同时该区 域做为防火管理的重点。 3 ）要对自然发火原因分析，准确确定隐患点的 位置， 提高了措施的针对性， 可以迅速控制自然发火 隐患， 避免自然发火事故。 4 ）面内及采空区采取注胶、 加密检测、 加强封 堵充填等全方位的防治措施，坚决杜绝易自燃复合 顶厚煤层综采工作面逮顶煤收作期间煤层自燃事故 的发生。 5 ） 对易自燃复合顶厚煤层综采工作面逮顶煤收 作期间防火管理， 思想要重视， 态度要坚决， 措施要齐 全， 执行要到位， 持之以恒， 直到永久封闭结束。 6 ）对于内蒙地区易自燃煤层， 在工作面收作前， 必须做好防火材料、 设备的储备工作， 同时人员要保 障到位， 确保防火措施的落实。 作者简介 马权 （1981 年 -） ， 男， 工程师， 毕业于安徽理工大学， 现任 淮南矿业集团泊江海子矿地质通防部副科长，主要从事矿井 通风、 瓦斯、 防火等技术管理工作。 （收稿日期 2019- 3- 26） 煤矿现代化2020 年第 1 期总第 154 期 对 20408 运输顺槽挑顶完成后即进行观测， 观测 周期为 2 个月，前期受施工扰动影响巷道位移较大， 设置为每天观测一次， 后期巷道逐渐稳定， 改为每两 天观测一次， 观测结果记录成表， 断层影响区内的巷 道围岩变形量如图 3 所示。 图 3运输顺槽围岩变形观测结果 通过图 3 可以看出 运输顺槽围岩位移量的变形 趋势为前期变形快， 后期逐渐趋于平缓， 巷道顶底板 移近速度在支护初期为 14 mm/d， 两帮最大移近速度 为 12.5 mm/d，随着时间推移，巷道变形速度越来越 小， 最终稳定在 0.1mm/d 左右。 至观测结束， 两帮移近 量约为 150mm， 顶底移近量约为 190 mm， 此时运输 顺槽断面能够满足现场运输要求。 4结论 本文以王晁矿 20408 工作面运输顺槽过连续断 层区为背景， 提出采用后撤挑顶的方式避免巷道沿底 煤掘进出现的 V 字形地堑构造，并以钢管 木枇组 合作为临时支护， 以锚网 锚索组合作为永久支护保 证巷道断面的稳定性。 通过现场观测得出巷道围岩位 移量的变形趋势为前期变形快，后期逐渐趋于平缓， 最终围岩变形量满足巷道断面的实际要求， 从而为类 似情况下的工程提供参考依据。 参考文献 [1] 晁建伟. 回采巷道过断层顶板破坏特征研究[D].河南理工 大学,2007. [2] 孟庆彬,韩立军,齐彪,文圣勇,陈轲,黄小忠,孙茂贵. 复杂 地质条件下巷道过断层关键技术研究及应用[J]. 采矿与 安全工程学报,2017,3402199- 207. [3] 贺喜泽. 井下掘进巷道过断层支护技术探究[J]. 机械管理 开发,2018,33 （03） 85- 86150. [4] 于鉴. 掘进巷道过断层支护技术与安全监管研究[J]. 煤矿 现代化,2018 （04） 52- 5356. 作者简介 朱海峰 （1981-） ， 男， 山东滕州人， 毕业于山东科技大学 采矿工程专业， 工程师， 现于枣庄王晁煤矿有限责任公司生 产技术科从事采掘技术管理工作。 （收稿日期 2019- 3- 22） 58 ChaoXing