矿井复杂条件下开采防灭火治理

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矿井复杂条件下开采防灭火治理
【摘要】针对东庞矿北井9202B掘进工作面受小煤矿侵蚀及临近采空区漏风发生煤层自燃的防灭火问题的综合治理进行分析,结合现场观测结果,采取综合防治措施,保证了掘进工作面安全掘进并有效的防止了临近采空区煤层自燃。

【关键词】小煤矿侵蚀;临近采空区漏风;防灭火技术
1矿井概况
东庞矿北井开采9#煤层,9#煤层结构复杂,分92和93两层煤,厚度分别为2.7m和2.0m,夹矸厚度0.8~1.0m,9#煤层属二类自燃煤层,有自燃发火倾向性。

9202B掘进工作面位于9200采区现最上部一工作面,南至9200采区轨道巷,西侧外段为8202工作面,里段临近开采边界(有多处小煤矿侵蚀采空区),东侧外段为9202A采空区,里段为9204采空区。

9202B外工作面走向长度446m,倾斜长度70m,里工作面走向长度360m,倾斜长度70m。

轨道巷、皮带巷布置于93煤,巷道顶板为92煤底板,煤层倾角12°~18°,平均角度15°。

9202B皮带巷与9202A采空区煤柱厚度5.0m,工作面采用走向长壁综采放顶煤开采,全部垮落法管理顶板。

工作面掘进准备过程中,在上风巷揭露4处小煤矿老空区,发现小煤矿采空区内冒落空间大,存有大量煤炭,并且温度接近60℃,对浮煤洒水降温、采空区顶板支护后建立了密闭,2个月后靠近开切眼附近进风巷与小煤矿老空区贯通密闭处发现少量CO,围绕小煤矿侵蚀采空区防漏风、防灭火开展了一系列工作,收到良好效果。

2工作面开采防灭火特点
(1)9204工作面由于受小煤矿侵蚀,圈定工作面内有3处小煤矿开采老空区,冒落范围大,工作面推进速度较慢,自然发火几率增加。

(2)工作面采用下行风,进风巷曾揭露4处小煤矿老空区,虽然已经密闭,受回采动压影响煤体破裂易漏风,并且采空区漏风规律复杂,自燃火灾检测预报困难,自燃危险区域难以判定。

(3)小煤矿老空区冒落高度和空间体积大,火源位置的不确定性、隐蔽性给防灭火造成极大困难。

(4)煤层自燃倾向性强,发火期59天。

(5)经观测综放面采空区氧化散热带0~25m;可能自燃带25~70m;窒息带大于70m。

3工作面综合防灭火技术方案
根据现场观测和以往实践经验,笔者制定了工作面综合防灭火技术方案如下:
3.1煤层自燃预测预报。

(1)当工作面出现如下现象之一时,应确定为存在自然发火隐患
①采空区或巷道风流中出现一氧化碳,其发生量短时间内呈不断上升趋势,但气样分析尚未发生乙烷时;
②风流中出现二氧化碳,其发生量呈上升趋势。

③煤炭、围岩及空气和水的温度升高,并超过正常温度,但尚未达到70℃;
④风流中氧气浓度降低,其消耗量呈上升趋势。

(2)当工作面风流出现如下现象之一时,应确定为已经发生自燃现象
①风流中出现火灾烟雾、煤油味、明火等现象;
②环境空气、煤岩体及其它介质温度升高,并超过40℃;
③风流中出现一氧化碳,并且气样分析化验,产生了一定浓度的乙烷或乙烯时(自燃发火进入加速氧化阶段,温度达到140℃~200℃)。

(1)人工观测
加强工作面防火预测预报工作,设置专职防火预测预报检查员,检测内容:甲烷、二氧化碳、一氧化碳等有害气体浓度,氧气、气温(水温)等。

防火检查员配备CO便携仪和红外线测温仪,回采工作面上下隅角、进风巷、回风巷的温度、CO浓度每班必须测定1次。

工作面每个支架架间温度、一氧化碳浓度每2天测定1次。

坚持防治自然发火周普查制度。

观测地点:所有密闭、采煤工作面隅角及回风巷、其它可能发热地点。

观测内容:气体成分、密闭内外压差、气温、水温等。

对自燃隐患大的密闭(与小窑相连接的密闭和高冒区密闭等)、高冒点、高温点要挂牌管理,定人、定时、定位进行检查。

所有检测分析结果必须记录在专用的防火记录簿内,并定期检查、分析整理。

(2)束管监测
束管监测点布置在工作面回风巷隅角,必须保持将束管末端的粉尘过滤器安
装到隅角较深且不易不被埋压的位置。

正常情况下,每周抽气进行至少一次气体化验,发现异常时,加大抽气检测密度。

对束管监测布置不到的可疑地点,随时进行人工取样,并对气样进行分析化验。

当化验结果出现异常,同时及时将束管接设到异常地点。

瓦斯员和防灭火普查人员负责监督和根据需要调整束管采气口的位置。

当工作面推进后同时外移监测管粉尘过滤器。

束管监测系统必须加强维护,能够24小时正常运行。

(3)安全系统监测
在工作面下巷回风流中,设置监测CO传感器,对回风流CO实现连续监测。

3.2粘土水泥浆喷涂
采用风动搅拌机进行制浆,BW-320型、NBB-250/60型泥浆泵输送,Φ25mm 高压软管连接喷枪,喷枪出口加压风作动力,使水泥浆喷射成雾状,附着于煤体。

3.3密闭构筑及周围煤岩体注浆加固
地压大巷道变形严重地段使用瑞米材料构筑密闭墙。

9204工作面上风巷与小煤矿采空区煤柱,因采动影响煤体破碎裂隙发育,单靠喷涂不能达到堵漏风目的,必须对密闭周围煤岩体采取化学浆液注浆加固,达到提高破碎煤岩体强度和封闭裂隙目的,杜绝向采空区漏风。

3.4采空区喷洒mgcl2阻化剂
坚持每次移架前喷洒MgCI2阻化剂,其浓度为15%~20%,要采取喷雾的方式均匀喷洒,覆盖工作面全部浮煤,对上下隅角浮煤必须重点喷洒。

劳动组织中必须有喷洒阻化剂工序,专人负责喷洒阻化剂工作,同时每次做好原始记录,签字备查。

工作面推进缓慢时,对工作面及上下隅角全面喷洒阻化剂。

3.5采空区粉煤灰灌浆
小煤矿采空区灌浆:根据观测漏风情况看,均为小煤矿采空区向9204工作面漏风。

受采动影响,密闭和煤柱必然发生一定的破坏,形成持续的漏风通道,因此必须对9204上巷上方的所有与工作面有一定联系的小煤矿老空区进行灌浆。

从各密闭留设注浆管和向小煤矿老空区钻探钻孔进行灌浆,须从几个地点交替进行灌浆,使粉煤灰的充分脱水沉淀,减少粉煤灰的流失。

灌浆量以粉煤灰顶面封闭上风巷顶板为宜。

3.6工作面隅角堵漏风。