俯采下行通风综放面防火技术研究与实践

２０１６年第ｌ１期　娃晨斜救　９３　俯采下行通风综放面防火技术研究与实践　李振武　李勇　陈威　（山东济宁运河煤矿有限责任公司，山东济宁２７２１５５）　

摘要　本文以运河煤矿５３０５综采放顶煤工作面为例，针对俯采下行通风综放工作面采空区自然发火防治的难点和关键　环节，分析了影响下行通风综放工作面采空区自然发火因素，并重点介绍了工作面回撤期间采取的各种防火措施，加强风　流的控制和采空区的封堵，经多种防火措施的综合运用和现场实践，取得了较好的效果，保障了５３０５综放工作面生产回　撤的安全。　关键词　综采放项煤　工作面下行通风　防火　中图分类号ＴＤ７５＋２　文献标识码．Ｂ　ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００５—２８０１．２０１６．１１．０３８　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｎ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｔｏｐ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｕｓｉｎｇ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ＬｉＺｈｅｎ一、＾，ｕ　ＬｉＹｏｎｇ　ＣｈｅｎＷｅｉ　（Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉｎｉｎｇ　ｙｕｎｈｅ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉｎｉｎｇ　２７２１５５）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔａｋｉｎｇ　Ｙｕｎｈｅ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ　５３０５　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｔｏｐ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｏｂ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｉｎ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｕｓｉｎｇ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｖｅｎｔｉｌ￣ｉｏｎ，　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｇｏｂ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ，　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｏｆｖａｒｉｏｕｓ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔａｋｅｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｔｒｅａｔ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｏｆ　ａｉｒｆｌｏｗ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｐｌｕｇｇｉｎｇ　ｏｆ　ｇｏｂ，ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ，　ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｔｈｅ　５３０５　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｒｅｔｒａｃｅｍｅｎｔ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｆｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｔｏｐ　ｃｏａｌ　ｃａｖｉｎｇ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　

１概况　１．１　５３０５综采放顶煤工作面概况　运河煤矿５３０５综放工作面位于．７２５ｍ水平五　采区东北部，东至ＤＦ２９正断层，西临东二皮带巷，　南到８３１４工作面未采区域，北临５３０６工作面老空　区。工作面长１５０ｍ，为俯采工作面。工作面轨顺　长３２５．７ｍ，皮顺长４１７．２ｍ。５３０５工作面标高．５８７～　．６５０ｍ，平均标高．６１８ｍ，煤层厚度３．７～５．６ｍ，平均　４．６５ｍ，煤层厚度较稳定，总体呈东高西低的形态，　煤层倾角：４—１３。，平均９。，煤层属自燃煤层，　自然发火期３－６个月。　５３０５工作面采用“Ｕ”型通风方式（详见图１），　轨顺进风、皮顺回风，由于轨顺的标高高于皮顺，　工作面为下行通风，需风量为５９０ｍ　／ｍｉｎ，正常生　产期间配风量为６１０－－６５０ｍ　／ｍｉｎ。５３０５工作面回　

收稿日期　２０１６—０８—０１　作者简介李振武，男，大学学历，１９９９年毕业于山东科技大　学采矿工程专业，高级工程师，现任山东济宁运河煤矿有限责任　公司总工程师。　

撤前期仍采用全风压“ｕ”型通风方式，需风量为　３００ｍ　／ｍｉｎ，实际配风量为３００～３８０ｍ　／ｍｉｎ。　５３０５工作面回撤后期在皮顺里端施工永久密　闭，对回撤工作面和皮带顺槽分别使用局部通风机　供风（局部通风机均安设在５３０５联络巷上车场），　见图１。　５３０５工作面自２０１６年１月２２日开始回撤创条　件，２月１６日工作面掩护架调整到位开始回撤支架，　３月１０日回撤完最后一组支架并且工作面开始施工　永久密闭，共计４８ｄ（期间春节放假６ｄ）。　１．２　５３０５工作面周围采掘情况　５３０５轨道顺槽北侧为５３０５采空区和９３０５工作　面之间的三角煤柱，其切眼位置距离９３０５轨道顺　槽最近、为１０．２ｍ。回采期间轨顺无明显变形。　５３０５皮带顺槽与５３０６采空区间为５ｍ小煤柱，　工作面回采期间压力显现较为明显，鼓帮、底鼓较　为严重。　５３０６工作面于２０１２年２月份回采完成，工作　撼蒺科技　２０１６年第１１期　而上半部分为综放开采，下半部分为一次采全高，　是影响采空区自然发火的重要原因。　ｆ：半部分老空内留有浮煤。　

图１　５３０５工作面生产期间通风系统示意图　２　５３０５综放工作面采空区自然发火影响因素分析　（１）５３０５＿Ｉ　作面采用下行通风方式，由于矿　井负压和大气压力的共同作用，导致采空区内部形　成了１个压力均衡的区域，为采空区内煤的氧化蓄　热创造了条件，客　上造成了煤白燃的环境条件，　同时又导致大量的有害气体长期地积存在采空区不　能及时排出。　（２）５３０５皮顺沿空回采，且５３０５　作面在　５３０６采空区及８３１３采空区的卜侧，受大气压力的　影响，下部采空区蓄积的部分有害气体和热量会对　５３０５丁作面采空区造成一定的影响。　（３）多数支架架问无间隙而无法对架后上部　区域采取有效的防火堵漏措施，停采后架后压注凝　胶时上部无法布置管路，架后堵漏效果差。　（４）＿丁作而回撤期间采空区有害气体异常增　高时，未能及时对皮顺进行封闭。　（５）Ｔ作面回撤期间，对局部通风机及风筒　的管理不到位，风筒连接不标准、风筒漏风量大，　局部通风机无计划停风，会造成短时间内剧烈的拉　风箱效应，也是影响采空区内自然发火的一个重要　原因。　（６）压注防火材料的管路孔口不能及时封孔，　会造成采空区有害气体从注胶管路和孔壁之间遗　ｌ叶Ｊ，从而弱化注胶堵漏的效果。　（７）工作面回撤进度缓慢、回撤周期太长．　

３　５３０５综放工作面防火技术措施　３．１　５３０５工作面生产期间的防火措施　（１）保证　作面月推进度不低于５０ｍ。　（２）　ｒ作而每推进】０－１５ｍ，使用尼龙袋装黄　土对上下隅角封堵１次。　（３）通过预埋管路定期对采空区压注氮气，　重点是在　作面连续５天以上日推进度低于１．７ｍ、　丁　作面临时停‘ｒ期间。　（４）定期向采空区内压注阻化剂。　（５）当Ｔ作面出现疑似高温点时，通过上隅　角预埋管路或在支架问砸压注浆花管，向采空区内　压注凝胶或破碎煤体堵漏剂。　３．２　５３０５工作面回撤期间的防火措施（图２）　

图２　５３０５工作面回撤期间通风系统及防火措施示意图　（１）二ｆ　作面停采后，降低１　作面风量并及时　封堵上下隅角，减少采空区漏风量并降低工作面上　下两端头的压差。　（２）对回撤工作面上隅角及支架架后压注凝　胶进行堵漏。　（３）回撤：［作面及轨顺风流中有害气体升高　时，采取两台局部通风机向回撤工作面供风、关闭　皮顺联络巷风门进行增压，以减少回撤工作面有害　气体遗出。　（４）对回撤Ｔ作面有害气体遗出较多、支架　间无空隙导致架后注胶效果差的超前支架提前抽　ｍ，用单体支柱架设工字钢棚支护，架间安设钻机　施Ｔ防火钻孔，回撤与打钻互不影响。　（下转第１００页）　１００　互堪晨斜技　２０１６年第ｌ１期　根据各模型给出相应的预警结果。　通过现场应用也发现了一些问题，主要包括：　（１）传感器的稳定性还需要提高，煤矿井下的环　境比较复杂，从而导致了检测数据的不准。所以提　高传感器的稳定性，保障检测数据的准确性是非常　重要的问题；（２）现场管理人员的相关业务水平　和维护人员的专业技能需要针对性加强。煤矿工作　人员对于动态安全监控预警系统比较陌生，需要他　们以培训和实践相结合的方式加强自身技能的提　高，以保障系统安全稳定运行。　５总结　本论文主要是基于物联网技术设计了一套新的　煤矿瓦斯爆炸动态预警系统，可以起到整合煤矿现　有资源，提高预防煤矿瓦斯爆炸事故准确率的作用。　该系统已成功在晋城煤业赵庄二号井进行了应用，　并取得了良好的效果，并可以进一步在同类矿井应　用推广。　【参考文献】　［１］　孙继平．无安全监控系统的煤矿特别重大瓦斯爆　炸事故案例分析［Ｊ］．工矿自动化，２０１２，（０３）：１－４．　［２］　刘香兰，赵旭生，董桂刚．基于物联网的煤矿瓦　斯爆炸动态安全预警系统的设计研究［Ｊ］．煤炭工　程，２０１２，（０９）：１７－１９．　［３］　范永玲，朱俊峰，朱金花，薛黎明，郭彩萍，裴克莉，　陈红萍，白志明．山西省煤矿瓦斯气象预报预警信　息系统设计研究［Ｊ】．中国矿业，２０１４，（０７）：１４４－１４６．　［４］　王莉，田水承．瓦斯智能预警系统的构建研究【Ｊ】．　科技导报，２００７，（２２）：４３．４７．　［５］　周华春．煤矿瓦斯爆炸动态安全预警系统中物联　网技术探讨［Ｊ］．煤炭技术，２０１３，（１０）：２２４—２２５．　

（上接第９４页）　（５）对砸压花管、防火钻杆的孔口使用锚固　剂或其他材料进行封孔，以减少压注防火材料的管　路与孔壁之间的有害气体遗出量。　（６）加强现场有害气体的检测与取样分析，　发现问题及时采取有针对性的措施进行处理。　（７）在工作面架间、上下隅角和抽架处，注　射新型ＬＦＭ防火材料，以水灰比１：１．２．１．５的比例　混合后，使用注浆泵和喷射器将混合液注入采空区，　该防火材料抗压强度０．３．１ＭＰａ，初凝时间为２０ｓ，ｌｈ　后可产生强度，有效地隔断了漏风通道，同时对采　空区内裸露的破碎煤体也起到了较好的密封作用。　４结论　（１）沿空回采的综放工作面尽量采用上行通　风方式，有利于工作面瓦斯治理和自然发火的防治。　（２）工作面创回撤条件时，要保证支架间的　间隙，特别是进风侧的３０组支架间，要保证架间　间隙在ｌＯｃｍ以上（架顶已上彩条布），确保停采　后架后注胶堵漏工作盼陕速开展及堵漏效果，缩短　架后漏风时间、减少架后的漏风量。　（３）加强对上下顺槽以里３０ｍ附近的架后区　域的堵漏工作，防止该区域内遗煤自燃及有害气体　大量遗出。　（４）架后注胶堵漏时，要保证在支架后部上　方破碎区域的堵漏效果，防止架后上部区域的漏风。　（５）加强对回撤工作面局部通风机的管理，　防止随意停风。　（６）工作面正常生产期间，要做好均压工作，　做到“以风防火”。回撤期间，采取均压措施时要　慎重，提前考虑均压会带来的不利因素，防止因均　压措施采取不当而造成现场条件的恶化而给防火工　作带来被动。　（７）工作面回撤期间，要及时观察、分析现　场通风系统及有害气体情况，根据现场条件的变化，　及时采取调整通风系统等措施，抑制有害气体的大　量逸出。