大采高综采工作面过断层期间综合防灭火技术应用

 大采高综采工作面过断层期间综合防灭火技术应用

张盛,（1），刘娟（2），祝传军（3）       

（枣矿集团高庄煤矿，山东济宁，277605）

摘要：3上1111工作面过断层期间出现煤层自然发火，采用对采空区遗煤区域灌注防火材料、封堵漏风通道、稳定通风系统、加快工作面推进度等综合防火措施，综合防灭火效果较好，确保该工作面安全回采。

    关键词：大采高工作面  过断层  自然发火 

高庄煤业有限公司位于山东省济宁市微山县付村镇境内。西始第十九勘探线与大屯煤电公司徐庄矿相邻，东至刘仙庄断层与付煤公司相邻，南始大屯断层，北至姚桥断层，与崔庄矿相邻。井田南北长8.5km，东西宽2~6km，面积约33.1503km2，核定生产能力300万吨/年。地面井口标高+37.7m，井底车场标高-215m，井筒垂深252.7m。矿井开拓方式为立井分区式集中下山开拓，由于邵集断层从井田的中部穿过，将井田分为东、西两翼。东翼设置-215m水平，布置西一、西三和西七3个采区；西翼设置-600m水平，布置西五、西十一和西十三3个采区。井田地质构造总体为单斜构造，局部出现向斜和背斜构造；煤层倾角5°~18°，一般7°~15°，矿井主采山西组3上、3下煤，3上煤层厚度2.23m-8.53m，平均4.83m，3下煤厚2.15m-6.25m，平均3.58m，3上、3下皆为气煤，原煤低硫、低磷、低灰。

矿井通风方式为中央并列式通风，通风方法为抽出式。主、副井进风，风井回风。风井配备两台同等能力的对旋式通风机（湖南湘潭平安电气集团有限公司生产），其型号为FBCDZNO.29-2×500KW，一台运转，一台备用，功率为2×500kw。

2工作面位置及井上下关系

该工作面于2020年8月25日开始生产，采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法处理采空区顶板，一次采全高综采工艺，材料巷进风，运输巷回风。

3自然发火原因分析

3.1工作面于2020年8月25日开始生产，回采期间共揭露断层13条，落差大于5m的断层有4条，其中F6-1断层和F6-3断层横穿工作面两巷，面内延展长度分别约为219m和226m；F7断层和F13断层由材料巷斜穿入工作面内，面内延展长度约为70m和151m。

3.2工作面自2020年12月初机尾开始揭露落差9m的F6-3断层，工作面受断层影响，推采速度缓慢；2020年12月4日至2021年3月25日，工作面共推采71m（其中2021年2月5日至3月25日49天内共推采24m），采空区遗煤长期氧化积热。

3.3受断层影响，工作面老塘遗煤多。随着工作面推进，工作面机尾段位于断层下盘的煤体，基本全部遗落在老塘内。经统计分析，采空区遗煤面积达到6500㎡，主要集中在工作面40#架至机尾段煤壁后20m以里位置。

3.4材料巷进风隅角存在巷道装顶区，形成漏风通道。受F6-3断层影响，在巷道掘进期间为避免沿煤层砂岩顶板掘进，采取后退卧底的方式在煤层底板砂泥岩互层中掘进，形成63m的巷道超高区域。在工作面回采前，该区域采用木垛进行装顶，装顶区在老塘垮落后，形成三角区，造成漏风，加快了遗煤氧化。

4正常生产期间采取的防火措施

4.1稳定工作面通风系统，通防工区每10天由测风员对工作面进行1次全面测风，同时加强对采区内通防设施的巡回检查力度，发现问题及时维修处理。

4.2加强现场的气体监测，利用束管监测、人工取气样分析、安全监测系统及瓦检员三班检查等多种手段，对工作面进行全面监测。人工取气样地点为工作面回风流、工作面上下隅角及综采支架架上架后等地点，取样周期为1次/周。

4.3材料巷埋设注氮管路，适时往采空区注氮，注氮时确保注入的氮气浓度不低于97%，注氮流量控制在400～450m³/h左右，注氮期间重点监测回风隅角、进风隅角气体变化，回风隅角安设氧气传感器。采空区注氮口始终保持距工作面40～80m。

4.4材料巷埋设注浆管路，适时向采空区注浆，浆水浓度控制在1：4～1：5之间，同时浆水添加防灭火剂MAB,其配比为1m3浆水配MAB 3～5kg，注浆流量控制在15～20m3/h，日注浆量根据现场实际及工作面出水情况而定。

4.5工作面两巷隅角挂好挡风帘；两巷隅角根据顶板冒落情况适时砌筑高分子煤渣防火墙，并用喷堵材料喷堵严实。

4.6在工作面两巷隅角分别安设2个喷头的喷雾帘1道，喷头方向面向采空区区，分别安设分支阀门连接水管，随工作面推采适时开启喷雾洒水。

5自燃防治综合技术运用

5.1严格控制风量，确保通风系统稳定可靠。为减少向3上1111采空区漏风，在工作面回风侧通过四道风窗增阻控风，增加阻力，工作面风量控制在合理区间，4号煤仓不得放空。

5.2隅角喷堵，封堵漏风通道。为减少采空区漏风，使用防火充填材料对进风隅角及采空区充填封堵。由采煤工区配合对机尾124#-110#架后采空区下管5-10米灌注充填封堵材料，进风隅角随工作面推采施工挡风墙垛，进风隅角至90#架间增设全断面挡风帘。    

5.3从机尾隅角或架间向后部采空区斜上方向打钻，对采空区遗煤区域灌注防火浆液、凝胶、充填滞留剂、发泡材料等防灭火材料。先灌注采空区35米处，依次抽管30米、25米、20米灌注，达到覆盖整体采空区，隔绝氧气供给和煤炭阻燃的目的。

5.4工作面两巷隅角埋设钢管，利用管路向采空区内灌注防火浆液。工作面38-72#架过断层留顶煤区域，定期定距离施工钻孔并注浆、凝胶、发泡材料，减缓煤体氧化时间。

5.5在材料巷距离工作面18米位置施工钻机窝1个，利用钻机窝向工作面架后采空区可疑发火区域施工钻孔7个，下套管484米。利用7个钻孔向采空区灌注凝胶（黄泥、粉煤灰），共计灌注黄泥75.12吨，粉煤灰22吨，凝胶剂3.5吨。

5.6综采工区编排劳动组织，确保每天推采不低于3刀。每推采5米，两巷隅角砌垛或喷涂材料封堵，减少采空区漏风。两巷隅角、100-124#支架、1-10#支架悬挂风筒布挡风。进风隅角注浆、注凝胶、灌注二氧化碳。

5.7加强气体取样化验频率，由正常生产期间的每周1次改为每天1次，根据气体化验中的一氧化碳气体浓度及烷烯比值

6自燃防治效果分析

综合防火措施运用之前，工作面一氧化碳气体持续升高，回风隅角最高一氧化碳达到90PPm,严重威胁到矿工的安全；采取综合防火措施后，尤其是综采工作面采取加快推进度后，氧化带遗煤逐渐进入窒息带，逐渐控制住一氧化碳气体并稳步下降，最终达到安全值以下；该工作面已安全回采并封闭。

7结论

7.1自然发火防治必须坚持“超前预防、早期预测预报、超前治理”的原则。投入比例：超前预防1倍,隐患治理10倍，自然发火100倍；超前预防不能省钱，省1可能多花10倍或100倍，甚至上万倍。

7.2掘进期间退后再掘进，出现“楼上楼”情况时，要采区封闭加充填措施，要坚决防止“楼上楼”长期漏风供氧，遗煤自燃。

7.3采煤工作面生产期间遇断层时，从矿层面制定有效措施，加快推进度；通防加强防火措施落实，确保过断层期间防火安全。