淺析沿空掘進(jìn)巷道的防滅火技術(shù)

尹建英

【摘 要】本文的研究對象是典型的“三高一深”（高溫、高瓦斯、高地壓/開采水平深）礦井，該礦井主采煤層為煤與瓦斯突出煤層，制約了煤巷掘進(jìn)進(jìn)度，煤巷沿空掘進(jìn)在一定程度上緩解了采掘接替緊張的局面。另外，有效防止了小煤柱自燃，為礦井高效、安全的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力地保障，并有力保證了工作面的正常、持續(xù)接替。雖然所采取的措施的實(shí)施在小煤柱防火方面取得了一定的成效，同時不可避免的存在某些不足之處，需要進(jìn)一步探索出一套更加科學(xué)合理而且行之有效的方法。本文主要介紹1412（1）運(yùn)輸順槽沿空掘進(jìn)巷道的防滅火技術(shù)，為類似條件下的煤巷沿空掘進(jìn)工作面提供參考。

【關(guān)鍵詞】注漿；MEA新型防滅火材料；二次復(fù)注

本文中所研究礦井有5.0Mt/a的生產(chǎn)能力，使用立井開拓方式，中央并列式通風(fēng)。井田走向長度約14.76 km，南北走向?qū)捈s12km，井田面積177km2，可采煤層共8層，井田地質(zhì)儲量12.69億t，可采儲量6.8億t，煤層賦存穩(wěn)定，目前開采11-1煤和13-2煤層。根據(jù)西一11-1煤采掘工作面的實(shí)測瓦斯資料、底板標(biāo)高與瓦斯含量回歸方程預(yù)計(jì)，此工作面瓦斯含量5.24～6.12n13/t。

煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院做的的鑒定報告表明，11-1煤煤塵灰分為24.62%，揮發(fā)分為Vo=27.88%、Vdaf=36.15%，有煤塵爆炸危險性。11-1煤層煤炭自燃傾向等級I類，容易自燃，發(fā)火期一般為4～5個月。能否將沿空掘進(jìn)巷道小煤柱的防火問題處理得當(dāng)，會直接影響著礦井生產(chǎn)接替，本文就沿空掘進(jìn)巷道的防滅火技術(shù)，作以下幾點(diǎn)介紹：

1.采掘面概況及防火觀測

1412（1）運(yùn)順槽是為11-1煤層西一采區(qū)的1412（1）工作面服務(wù)，巷道設(shè)計(jì)長度約為1930m，煤層平均厚度約為2.6m。工作面底板標(biāo)高約為-855～-893m，平均煤層傾角33。1412（1）工作面東為工業(yè)廣場煤柱，西為西三采區(qū)，北為1262（1）采空區(qū)，南為1422（1）工作面，1412（1）運(yùn)輸順槽由東向西緊鄰1262（1）運(yùn)輸順槽掘進(jìn)，與1262（1）運(yùn)輸順槽平行，留有6.2m小煤柱1412（1）運(yùn)輸順槽老頂是細(xì)砂巖，厚度11.4m，直接頂為0.5m厚的11-3煤及0.4～4.2m厚的砂質(zhì)泥巖，直接底及老底為泥巖和砂質(zhì)泥巖。巷道支護(hù)方式是錨網(wǎng)或架棚支護(hù)，以錨網(wǎng)支護(hù)為主，矩形斷面巷道，寬5.4m，高3.5m；當(dāng)遇到地質(zhì)異常帶或斷層時，采用架29U型棚加強(qiáng)支護(hù)，半圓拱斷面巷道，寬5.3m，高4.06m。

通過束管監(jiān)測系統(tǒng)，對1262（1）采空區(qū)內(nèi)CO氣體連續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果形成日報表，每個監(jiān)測點(diǎn)的CO濃度自動生成曲線，并分析所得數(shù)據(jù)。對小煤柱布置防火觀測，實(shí)時了解小煤柱和1262（1）采空區(qū)自燃情況。

觀測孔布置方式和要求如下：①要求防火觀測鉆孔覆蓋整個巷道，現(xiàn)場明確標(biāo)記并掛牌管理，然后封孔嚴(yán)密，再蓋上燜蓋，確保不會向采空區(qū)漏氣；②在1412（1）運(yùn)輸順槽小煤柱中部每隔45m施工一個觀測孔，孔深2.4m，觀測小煤柱自燃情況；③在小煤柱中部位置每隔100m施工一個觀測孔，孔深大于5m，觀測1262（1）工作面老塘內(nèi)氣體濃度以及溫度。

2.沿空掘進(jìn)巷道防滅火技術(shù)

2.1注MEA新型防滅火材料

依據(jù)觀測結(jié)果，對小煤柱觀測孔CO有上升趨勢的塊段壓注MEA防滅火材料。MEA新型滅火材料可配水35～200倍使用，保水和固水時間長，且有失水再生能力。MEA系列防滅火劑成膠后具有成膜性、附壁性、致密性，膠體可耐850-1000℃高溫，在一定溫度下可促使燃燒體表面焦化形成隔氣、隔熱的焦化層，能有效阻止復(fù)燃。

注漿方案及要求：①注漿壓力。注漿初期要采用低壓力高流量的形式，壓力控制在0.8～0.9MPa之間，隨著空間充填，壓力將逐步上升，當(dāng)壓力出現(xiàn)迅速增高或達(dá)到1.2MPa時，則表明空間已基本注滿，注漿壓力不能超過1.5MPa。②在發(fā)現(xiàn)有發(fā)火隱患的觀測孔前后15m范圍內(nèi)每隔3m布置一個注漿孔，注漿孔距底板1.1m，孔深為2.4m，注漿管為6分鋼管；③注漿泵使用風(fēng)動雙漿泵，MEA防滅火材料與水的配比（體積比），滅火劑：水=1：200～300，采用LFM噴涂料作為，注漿流量6～21m3/h，MEA防滅火劑配水成膠時間4～6min。

2.2噴、注漿加固

由于所研究煤礦地壓災(zāi)害嚴(yán)重，巷道頂?shù)装?、兩幫位有明顯移量，且1411（1）運(yùn)順沿空側(cè)小煤柱僅為5.5m，防止在掘進(jìn)過程中煤柱出現(xiàn)壓壞情況，導(dǎo)致此巷道與1262（1）采空區(qū)出現(xiàn)連通而發(fā)生自燃，所以在掘進(jìn)期間以巷道頂板中線做為界對巷道小煤柱側(cè)采用先噴后注漿以對小煤柱進(jìn)行加固，同時也減少了采空區(qū)出現(xiàn)漏風(fēng)引起的煤炭自燃的可能性。

噴、注漿方案及要求：①注漿孔為深、淺孔交叉（三花）布置，間排距為1.4mx5m（每列兩個孔，距底板0.9m、2.4 m），深孔1.7m，淺孔1.1m，孑L徑43mm，采用4分注漿管注漿；②噴漿料按水泥：黃沙：瓜子片=1：2：2的重量配比，水灰比為0.45，速凝劑用量為水泥重量的5%，噴漿厚度不低于60mm；③單孔注漿以注漿壓力達(dá)到3.5MPa，并穩(wěn)壓達(dá)到2min以上；或雖未達(dá)到注漿壓力，但從其它注漿孔竄漿為標(biāo)準(zhǔn)；④注漿選用ZBY一50/70型注漿泵，制漿采用JJs—10型攪拌機(jī)。

2.3灌注黃泥漿

在1411（1）運(yùn)順掘進(jìn)期間，加強(qiáng)1262（1）采空區(qū)防火觀測措施，并定期取樣分析，發(fā)現(xiàn)CO有上升的趨勢，及時通過1262（1）高位和軌順永久封閉墻對1262（1）采空區(qū)進(jìn)行灌漿。在1411（1）運(yùn)輸順槽沿空掘進(jìn)巷道段敷設(shè)灌漿管路，管徑約為109mm無縫鋼管，且每50m留設(shè)一個三通并加閘閥，以便施工鉆孔穿過小煤柱向采空區(qū)局部區(qū)域灌注黃泥漿，使1262（1）采空區(qū)內(nèi)的小煤柱側(cè)形成了一道黃泥漿屏障，以達(dá)到減緩小煤柱和采空區(qū)的煤炭自燃的目的。同時此灌漿管路還可以在回采期間對本工作面灌漿，并起到了一管兩用的目的。

2.4高冒點(diǎn)注凝膠

1411（1）運(yùn)輸順槽在掘進(jìn)過程中發(fā)生一次高冒（寬1.0m×1.0m，高1.2m），為了加強(qiáng)對高冒點(diǎn)的防火管理，同時防止高冒點(diǎn)與1262（1）采空區(qū)發(fā)生勾透，向高冒點(diǎn)壓注凝膠以達(dá)到充填嚴(yán)實(shí)的效果。

注漿方案及要求：①在高冒點(diǎn)前后的10m范圍之內(nèi)壓注凝膠；②注漿孔呈2.0m×2.0m網(wǎng)格形態(tài)布置，孔深2.5m；③注凝膠前要嚴(yán)格參照膠體配置表配液。壓注膠體時要實(shí)行連續(xù)注料的方式，直到鉆孔不能進(jìn)料為止，注料終孔壓力不能小于1MPa；④發(fā)現(xiàn)鉆孔或周圍煤體漏料時，及時用LFM噴涂料封堵，同時增大兩配料桶溶液濃度，縮短成膠時間；⑤注料結(jié)束后及時將泵和管路用清水沖洗干凈。

3.效果與建議

實(shí)踐表明，通過對1411（1）輸順槽小煤柱使用以上幾項(xiàng)防火技術(shù)，能夠比較準(zhǔn)確及時的了解采空區(qū)和小煤柱自然發(fā)火情況，根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的具體措施，使得1411（1）運(yùn)輸順槽小煤柱CO值降至23ppm以下，且趨于穩(wěn)定，從而有效防止了小煤柱自燃，為礦井高效、安全的生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力地保障，并有力保證了工作面的正常、持續(xù)接替。雖然以上措施的實(shí)施在小煤柱防火方面取得了一定的成效，同時不可避免的存在某些不足之處，需要進(jìn)一步探索出一套更加科學(xué)合理而且行之有效的方法。另外，加強(qiáng)對地質(zhì)構(gòu)造帶段巷道和沿空掘進(jìn)巷道斷層的定時觀測，當(dāng)小煤柱受到地壓破壞，需要及時進(jìn)行有效的再次加固、噴注堵漏；定期對小煤柱進(jìn)行二次補(bǔ)注MEA新型防滅火材料或進(jìn)行補(bǔ)水，與科研院校合作，根據(jù)丁集煤礦煤層地質(zhì)情況，探究出合理的二次補(bǔ)注MEA新型防滅火材料的時間周期，從而降低防火成本。

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