頂板裂隙帶注水孔防滅火在西二708采場的應(yīng)用

摘 要：文章介紹了我礦西二708采場回采期間，在高瓦斯煤層防治自燃發(fā)火防治所采取的各項措施，并對效果進(jìn)行了比較，其中以在工作面頂板裂隙帶進(jìn)行消火鉆孔注水、白泥、三項泡沫效果最佳，同時結(jié)合采空區(qū)埋管注氮、注砂、上鄰近層瓦斯道注漿、工作面合理配風(fēng)等技術(shù)措施防治采空區(qū)自燃發(fā)火，通過采取以上綜合防治自然發(fā)火措施，有效的控制了西二708采空區(qū)自然發(fā)火隱患，保證了西二708采場正?；夭?、安全回撤，同時對研究大采高復(fù)合煤層頂板綜采工作面防治發(fā)火提供了寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：頂板裂隙帶；注水孔；應(yīng)用技術(shù)

引言

我礦在防治煤層自燃發(fā)火方面不斷加大安全投入，積極引進(jìn)新技術(shù)、新工藝，通過多年的實踐，總結(jié)出一套行之有效的措施。根據(jù)采場不同的地質(zhì)條件、布置方式等因素采取最佳的措施方案，確保了礦井安全生產(chǎn)。

1 工作面概況

1.1 西二708工作面概況

1.1.1 東側(cè)以172火成巖體，S1705工作面為界；西側(cè)以FW2-2號斷層為界；南側(cè)與W2706工作面相鄰；北側(cè)以西二運(yùn)輸大巷為界。本煤層為復(fù)合煤層，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤質(zhì)一般，煤層最大厚度8.30m，最小厚度3.30m，平均4.20m，上覆為5煤層和4煤層，層間距分別為18.5m和20.8m，下覆9煤層，層間距23.60m，煤厚3.60m。

1.1.2 工作面設(shè)計小切眼、斜切眼，工作面面寬56/187m，工作面回采長度327m，回順里段79米，回順外段246米，可采面積45394.8m2。采用傾斜長壁后退式采煤法，采高4.2米，采用W型通風(fēng)方式，煤層自燃發(fā)火期為1-3個月，煤種牌號為長焰煤。煤質(zhì)一般，灰分Ad%：39.36，全水Mt%：12.5，全硫St%：0.30，發(fā)熱量Qnet，ar（MJ/kg）：15.76，揮發(fā)份Vadf%：41.0，煤塵爆炸指數(shù)43.66%，絕對瓦斯涌出量：35m3/min。

1.2 工作面生產(chǎn)前防滅火設(shè)計

1.2.1 永久注漿充填系統(tǒng)

水池容積為300m3，注漿充填管路由北風(fēng)井注漿充填站至西二708工作面；日常管理，注漿充填系統(tǒng)必須保證完好，注漿充填管路暢通，兩順各備存30米管路（管徑∮108mm），保證系統(tǒng)能隨時投入使用。

西二708運(yùn)順充填倍線=2581m/472m=5.47

西二708回順充填倍線=2748m/470m=5.85

當(dāng)切眼推進(jìn)20m，沿運(yùn)順充填管路向原W2706回風(fēng)道與切眼交叉點高頂處注砂，當(dāng)切眼推進(jìn)30m，沿運(yùn)回順充填管路向開切眼前后三角點埋管及距開切眼30m處前后三角點埋管注砂，以后工作面每推進(jìn)50m向前后三角點注砂一次，當(dāng)工作面推過斜切眼與工作面交叉點時，對交叉點高頂處注砂。運(yùn)回順充填管路末端安設(shè)壓力表，當(dāng)向前后三角點埋管注砂時，充填管路壓力達(dá)到0.6Mpa停止注砂，防止充填管路堵塞。

1.2.2 永久注氮站系統(tǒng)

制氮機(jī)安設(shè)在北風(fēng)井泵站院內(nèi)（制氮機(jī)2臺、額定流量2000m3/h、管徑：立孔∮219、干管∮159、采場∮108），管路由北風(fēng)井地面制氮站經(jīng)∮159注氮管路至西二總排，經(jīng)∮108管路至西二706回中上山至采場運(yùn)順前三角點，當(dāng)工作面推進(jìn)50m后開始向采空區(qū)注氮，此時開始預(yù)埋第二趟注氮管路，當(dāng)工作面推進(jìn)100m后改由第二趟注氮管路向采空區(qū)注氮，以此類推。

1.2.3 永久消防火系統(tǒng)

地面靜壓水池容積為1000m3，工作面運(yùn)、回順均設(shè)置消火水管，每隔50米設(shè)一個三通閥門，水管直徑運(yùn)、回順均為∮50mm。水管末端距工作面不大于30米，并備有足夠接到工作面的∮50mm管路。

2 問題提出

西二708采場于2010年6月23日開采，由于工作面設(shè)計小切眼、斜切眼，邊采邊安裝支架，使回采速度減慢造成采空區(qū)浮煤自燃氧化帶存在時間長；另外西二708舊巷及西二708運(yùn)順巷道時間長達(dá)5年巷道周邊煤柱及頂板復(fù)合煤層氧化時間長；工作面瓦斯涌出量大，平均達(dá)到35m3/min，采場運(yùn)回順、舊巷斷面大采場配風(fēng)大、抽放量大造層成采空區(qū)漏風(fēng)量多；上鄰近層4層煤層間距18.5米層間距小，前期施工瓦斯道煤層遇火層巖侵入煤層變質(zhì)程度高；本煤層斜切眼、小切眼存在火層巖侵入煤層變質(zhì)程度高。2010年7月1日，工作面推進(jìn)32米出現(xiàn)一氧，取樣化驗分析，回風(fēng)流一氧化碳濃度8PPm、小面上隅角一氧化碳濃度29PPm，瓦斯道抽放管一氧化碳濃度4PPm，并有上升趨勢。根據(jù)采場觀測點氣體分析化驗情況，采取了以下措施：利用北風(fēng)井三臺制氮機(jī)向運(yùn)順采空區(qū)埋管注氮；運(yùn)回順三角點注砂、注水、注漿，埋管注漿、注水；在回順、舊巷施工透瓦斯道消火鉆孔，經(jīng)消火鉆孔向頂板瓦斯道注白泥、注水、三項泡沫等措施。

通過采取以上措施，雖然取得了一定的效果，但采空區(qū)自然發(fā)火隱患并沒有得到有效的控制，2010年7月13日，工作面推進(jìn)69米，小面對接完畢，期間工作面回風(fēng)流一氧化碳濃度最高達(dá)到11PPm，小面上隅角一氧化碳濃度最高達(dá)到312PPm，瓦斯道抽放管一氧化碳濃度達(dá)到36PPm，2010年8月12日，工作面推進(jìn)到122米，回風(fēng)流一氧化碳濃度穩(wěn)定在4-6PPm，工作面上隅角一氧化碳濃度穩(wěn)定在200PPm，瓦斯道抽放管一氧化碳濃度穩(wěn)定在45PPm。

3 方案的確定

為了加強(qiáng)采場自然發(fā)火管理，有效控制采空區(qū)自然發(fā)火隱患，通過采場各觀測點氣體化驗情況分析，采空區(qū)產(chǎn)生一氧化碳原因為煤層頂板復(fù)合層夾煤初期氧化，工作面頂板冒落后落入采空區(qū)繼續(xù)氧化造成，根據(jù)采場現(xiàn)有條件決定在回順、舊巷施工頂板裂隙帶注水鉆孔，鉆孔方位40-50度傾角在10-20度的注漿孔，孔底位于采空區(qū)裂隙帶上部，利用螺桿式注泥泵及井下消防火管路靜壓灌注方法向鉆孔注水、三項泡沫、氯化鎂、白泥等防火材料。采用此措施可吸熱冷卻復(fù)合煤層頂板煤體溫度，包裹煤體、隔絕煤體表面與氧接觸，提高煤阻化性，充填堵塞煤體縫隙，達(dá)到防止采空區(qū)及舊巷煤幫煤體自燃發(fā)火。

4 施工工藝

鉆場距回采工作面60米，鉆孔孔底達(dá)到采空區(qū)裂隙帶下部。

4.1 技術(shù)要求

4.1.1 鉆孔終孔位置要處在采空區(qū)裂隙帶下部，終孔點沿工作面投影平均分布。

4.1.2 由于受工作面超前動壓影響，施工鉆孔處煤壁產(chǎn)生裂隙，影響注水效果，因此要求鉆孔封孔長度不小于20米，用水泥砂漿封孔，封孔管直徑25mm。

4.1.3 在西二708采場回順安裝一臺螺桿式注泥泵，通過注泥泵向鉆孔注白泥，水和三項泡沫，比例為1∶5∶0.25。

4.2 施工工藝

4.2.1 采用SGZ-ⅢA型液壓鉆機(jī)施工，鉆頭直徑94mm，鉆桿直徑50mm，擴(kuò)孔鉆頭直徑133mm，鉆桿長2.0m。

4.2.2 濕式鉆孔工藝，水泥漿封孔，封孔長度20米，封孔后凝固24小時開始注漿。

5 結(jié)束語

注漿效果：鉆孔開始注漿后，隨工作面推進(jìn)頂板逐漸出現(xiàn)均勻淋水，每個鉆孔覆蓋工作面頂板長度平均在15-30米，西二708采場在后期回采及回撤過程中，通過采取上述措施，有效控制了采空區(qū)自然發(fā)火，2010年8月19日工作面推進(jìn)192米后，采場后三角點CO濃度降低到100ppm，工作面推進(jìn)到240米以后，回風(fēng)上隅角CO濃度穩(wěn)中有降，降低到100ppm以下，保證該工作面安全回采完畢。

作者簡介：姜慶偉（1966-）男，滿族，1987年畢業(yè)于撫順煤炭工業(yè)學(xué)校通風(fēng)專業(yè)。助理工程師，現(xiàn)任鐵法煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司大隆礦保安區(qū)主任工程師。