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复杂漏风条件下综放工作面自然发火综合防治实践 吴奎斌 上海大屯能源股份有限公司 通风管理部, 江苏 徐州 221611 摘 要 在分析姚桥煤矿 7247综放工作面自燃隐患和发火原因的基础上, 运用封堵漏风、 注浆、 压注凝胶和 安全管理等综合防治灭火技术, 有效的防治了复杂漏风条件下综放工作面的自然发火, 实现了工作面的安全 回采, 在此基础上, 总结了类似工作面回采自然发火的经验和教训。 关键词 综放工作面; 自燃隐患; 封堵漏风; 注浆; 插管注胶; 自然发火 中图分类号 TD7522 文献标识码 A 文章编号 1672- 7169 2010 02- 0040- 03 1 概述 中煤大屯公司姚桥煤矿 7 煤层属 类自然 发火倾向性煤层。 7 煤层的 7247工作面左为西 五边界下山, 右为探巷 C, 上为 7243工作面, 下为 7249工作面。地面标高为 3451 m, 工作面标 高为 - 5015 m - 5313m。工作面为走向长壁 采煤, 由于地质构造和历史的原因, 该面在回采上 分层时, 上段留有 20m 的煤柱, 在回采该面下分 层时, 为提高煤炭回收率, 上段 20m的煤柱实行 放顶煤开采, 一并回收该煤柱; 下段下分层实行综 采一次采全高开采。该面设计采高 22m, 综放 段直接顶为 315m 厚的灰黑色泥岩; 下分层段直 接顶为金属网假顶, 胶接质量不理想, 为利于维护 顶板, 回采时留 04 06m煤顶。工作面倾斜长 123m, 走向长度 399m, 煤厚 16 46m, 月进度 设计 1176m。工作面实行∀ U型下行风通风, 配 风量 500m 3 /m in 。 7247工作面回采期间, 发现该面西侧西五后 尾墙内 CO气体高达 1600ppm, 工作面回风偶角 CO气体达 700 ppm。 图 1 7247工作面区域示意图 2 自燃隐患分析 1 工作面综放段, 由于放煤不彻底, 造成采 空区大量浮煤堆积, 留下自燃隐患。 2 由于采煤机设备老化, 工作面推进速度 慢。根据大屯矿区自然发火 ∀三带 划分观测, 有 效防止采空区煤炭自然发火事故的最小推进度为 60m, 而 7247工作面受设备等原因影响, 在发现 隐患前回采推进度每月不足 30m。由于工作面 推进速度慢, 煤炭自燃超过最短发火期, 放顶煤段 支架上方的煤炭和支架后方采空区的浮煤, 在相 对静态的状态下得到充分的氧气供给, 创造了良 好的蓄热环境。 3 工作面处于俯采, 发现隐患前不能大量注 浆, 采空区漏风、 窜风现象严重, 使采空区长期蓄 积热量。 4 7247工作面处在多处巷道角联区域, 通 40 第 7卷 第 2期 华北科技学院学报 2010年 4月 收稿日期 2010- 02- 21 作者简介 吴奎斌 1971- , 男, 安徽安庆人, 大学毕业, 工程师、 注册安全工程师。现工作于中煤大屯公司通风管理部, 主要从 事煤矿通风安全技术研究与管理工作。 风系统不稳定, 工作面风量变化幅度大, 且采空区 后尾处于高负压区域。由于采动的影响, 后尾老 墙被压酥压裂, 长期失修, 与工作面采空区形成了 漏风通道, 当采空区具备供氧蓄热条件时, 诱发了 采空区遗煤自燃。 3 自燃防治技术措施 31 封堵漏风 1 对 7247后部 西五轨道一甩道 进行重新 封闭, 平衡工作面和西五间的压差。针对 7247工 作面后尾密闭墙堵漏困难, 封闭工作面后尾与西 五轨道一甩道、 回风联络巷之间的巷道。矿上严 格控制密闭墙构筑质量, 墙前实行喷浆堵漏风处 理, 并对密闭墙及其墙前巷道的喷浆质量, 进行监 督检查和验收。 2 7247上、 下隅角构筑隔离阻燃墙, 在端头 支架以里, 每隔 10m构筑一道, 并对墙体喷快速 密闭 如图 2所示 。对进、 回风隅角进行封堵, 控制风流从两道漏进或漏出, 改变采空区漏风风 流的分布, 缩小漏风的宽度, 减少采空区漏风。 图 2 工作面隅角隔离阻燃墙示意图 1挡风墙; 2 停采待回收面; 3 、 4上下两巷; 5采空区 32 注浆 1 接通西五轨道一甩道注浆管路, 从西五轨 道一甩道向 7247后尾进行注浆, 通过注浆堵塞后 尾通道。同时工作面适当提高注粉煤灰浆液浓 度, 安排风井三班连续作业, 保证工作面和西五轨 道一甩道墙内的注浆工作。 2 压注凝胶。注浆方式采用采空区压注胶体 泥浆, 风井添加 5 的水玻璃, 井下在 7247工作面 材料道, 使用 TBW 型凝胶泵及相应管路, 添加 25 的偏铝酸钠, 对采空区压注胶体泥浆。凝胶 浓度加大到以不堵管为最终浓度, 凝胶成胶时间为 2m in左右 如图 3所示 。注到采空区的胶体泥浆 对遗煤达到吸热降温, 固化和减少采空区的出水 量, 同时使浆体在采空区能得到有效堆积, 从而破 坏漏风供氧和蓄热环境, 消灭煤炭自燃。 图 3 利用地面注浆站的注胶系统示意图 33 插管压注凝胶防灭火 在 C0浓度上升区段, 每隔 2 3架, 从支架间 隙向支架斜上方和后部溜子的斜上方插管 直径 1 英寸 , 见图 4 。通过软 管将远距 离 小于 250m 处的凝胶经插管注入松散的煤体及煤的 裂隙中。凝胶的成胶时间控制在 10 30秒范围 内。插管注胶对支架上方的破碎煤体及网上冒落 的松散煤炭, 起到包裹煤体、 充填空隙的作用, 能 有效阻止该处煤炭自燃。注胶后胶体可产生良好 的隔离带, 抑制自燃向工作面和采空区方向发展。 图 4 工作面上方插管注胶示意图 1 注胶插管; 2支架; 3 采空区 34 其他措施 1 每天对工作面下隅角和回风流中的气体 进行取样化验, 分析工作面气体变化情况, 为实施 防灭火措施提供可靠依据。 2 在工作面上隅角设置挡风障、 下隅角设置 导风障, 减少向采空区漏风。 3 对工作面机巷风门及西五区域通风系统 范围内的通防设施进行日常检查和维护, 保证风 门处于完好和常闭状态, 确保通风系统稳定。 4 加强工作面管理, 确保工作面月推进度 不少于 70m; 加强工作面放煤管理, 确保放煤 41 第 2期 吴奎斌 复杂漏风条件下综放工作面自然发火综合防治实践 段顶煤放净, 减少采空区浮煤。 4 采取措施后 CO气体变化情况 西五后尾墙内于 2月 19号查出 CO气体浓 度为 400 ppmm, 到 21号 CO气体达 1600 pp m。 20号中班实施注浆工作, 到 23号累计注浆量 灰 土量 达到 157m 3 时, CO气体下降至 800 ppm, 随着注浆量的加大和其它措施的逐步实施, 到 3 月 23号西五墙内气体变为 0 。工作面下隅角 3 月 1号 CO气体检测为 700 ppm, 自 3月 4号到 3 月 17号, 连续实施压注凝胶和胶体泥浆后, CO气 体到 3月 15号降至 10 ppm, 直至稳定在 ∃煤矿安 全规程 允许的浓度的范围内 CO 变化情况如 图 5所示 。 图 5 7247工作面采取相应措施后 CO 气体变化图 5 结语 1 工作面正式回采前, 对区域复杂通风系统 进行排查, 发现隐患预先处理, 特别是工作面后尾 密闭墙, 应加强有害气体和墙体质量的检查工作, 做到防患于未燃。 2 加强预测预报工作, 做到预测预报及时、 准确, 确保隐患在最短时间内被发现和处理。 7247工作面煤炭自燃处理成功, 在于发现及时, 处理得当。 3 提高矿井生产布局的合理性, 尽量避免工 作面尾巷和角联巷道的存在, 以利于提高工作面 区域的通风系统的稳定可靠性。 4 根据煤层自燃发火期, 合理优化采煤工 艺, 保持工作面有合理的推进度。 参考文献 [1] 吴中立 矿井通风与安全 [M ]徐州 中国矿 业大学出版社, 1989 [2] 张国枢 通风安全学 [M ] 徐州 中国矿业大 学出版社, 2000 [3] 谢劲松, 李晓明, 扬晓峰, 刘正威 综合防自燃 技术在三软不稳定煤层综放工作面的应用 [ J]煤炭技术, 2007, 7 4749 Complex conditions leak out comprehensivem ining face natural angry Comprehensive Treatm entTechnology practice WUKuibin ShanghaiDatun Energy Company L i m ited VentilationManagemen, t Xuzhou Jiangsu 221611 Abstract In the analysis of coalmine 7247Yaoqiaomechanizedm ining face the causes of spontaneous co mbustion risks , based on the use of air leakage sealing ,grouting ,pressure injection gel and security manage ment ,integrated control of firefighting techniques ,and effective prevention and treatment of air leakage under the conditions of a complex mechanized m ining ,fully mechanized caving face of spontaneous co mbustion,achieved the safety ofm ining face ,on this basis ,the sum of them ining face si m ilar experiences and lessons of spontaneous co mbustion K ey words Complex air leakage ; Workface caving ;Spontaneous Co mbustion; Prevention Technology 42 第 7卷 第 2期 华北科技学院学报 2010年 4月
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