不易自燃煤层综放工作面特殊时期防火综合治理技术

1、不易自燃煤层综放工作面特殊时期防火综合治理技术1 工作面概况 3101综放工作面采用倾斜长壁综采放顶煤一次采全高开采，工作 面走向长度为 910m，倾斜长度为 150m，平均煤厚 7.8m，煤层倾角 10o 25o ，地质储量为 136万 t ，可采储量为 108.8 万 t 。煤层标高 为-270-418m，埋藏深度 496615m。2004年 7月鉴定，该工作面煤层 为不易自燃煤层，最短自然发火期为 70d，煤尘爆炸指数为 15.87%。3101 工作面为三水平首采工作面，采用 U+L型通风方式，上顺槽 用 U型棚支护，下顺槽和泄瓦斯巷采用工字钢 T 型棚支护，该工作面 于 2003 年

2、12 月开始回采。2工作面特殊时期自然发火隐患及原因分析2.1 工作面特殊时期自然发火隐患3101工作面于 2004年 4月 15日回采过程中工作面中部遇断层， 经地质部门分别从 3101工作面和 3101 回风巷进行探测，该断层落差 10m，随工作面推进宽度逐渐增大，最大时在工作面内连续长度达 40m，该断层走向长度约 140m。工作面见断层后对岩石段被迫采取放炮 破岩，此时工作面已推进 100m。2004年 5 月 5日通风区进行防灭火预 测预报期间，发现 3101 采空区后部的泄巷横川和上顺槽横川密闭内均 不同程度出现 CO气体，浓度分别为 0.0031%、0.0072%，2004 年

3、5 月 16日 3101上顺槽横川密闭内 CO上升至 0.015%，工作面上隅角网内也 检查出高浓度 CO气体，浓度 0.018%，为及时治理工作面自然发火隐 患，立即对工作面采空区实施边疆注浆，但 CO仍曾上升趋势， 7月 12 日经检查化验，工作面 CO气体范围扩大，上隅角、上顺槽横川密闭、 工作面 90#架后、上顺槽均出现 CO气体，浓度分别为： 0.06%、0.08%、0.042%、0.0022%。同时 3101 工作面后部的泄巷横川密闭内检 查出高浓度 CO，浓度为 1.84%。工作面出现严重的自然发火隐患，回 采过程中随时都有被迫封闭的可能。2.2 发火原因分析分析认为， 3101

4、 综放工作面的发火原因为：（1）工作面过特大断层期间，推进速度减慢，特别是 2004年 7 月份月推进距离不足 20m，使采空区自然带宽度扩大；（2）工作面过特大断层期间，由于地质因素，采空区遗留大量残 煤；（3）工作面回采期间上顺槽淤煤积水较多，清理难度大，加之上 顺槽压力大，造成巷道断面最小处不足 2m2，上顺槽被迫安排胶带输送 机当班人员清理淤煤，上下顺槽通风压差大；（4）3101 采空区后部的 3101 原进支架横川密闭段回采前替棚期 间出现高冒区，回采过程中形成漏风通道；（5）3101工作面初期 -270m胶带进风巷由于工作面采过后封闭不 严、密闭受压严重，造成向采空区漏风供氧；（6

5、）工作面内岩石段推过后，未及时垮落形成漏风通道。 针对以上情况经综合分析认为，主要是采空区存在漏风通道，特 别是过特大断层期间，采空区丢煤较多，推进速度减慢，氧化带窒留 时间长，加之上顺槽断面太小，上下端头压差较大，致使工作面采空 区出现严重的自然发火隐患。 3 自然发火隐患的综合治理3.1 罗克休泡沫新型防灭火材料封堵漏风及密闭高冒段堵漏一是在 3101进支架横川密闭外向正上空顶处布置 12个 12m长的 钢管，对高冒处实施喷浆后利用预埋钢管实施注罗克休，将3101 进支 架横川密闭外口正上方大面积高冒区进行彻底堵漏封堵；二是对 3101 进支架横川、 3101上顺槽横川、 3101高抽巷、

6、 3101泄巷横川密闭分别 进行了喷浆，同时分别在 3101采空区后部各密闭外 1m处钉设 1 道临 时板墙，对原密闭和临时板墙之间的空间实施注罗克休充填加固，杜 绝漏风；三是在 3101 工作面下隅角利用直管向 3101采空区实施注罗 克休堵漏，材料比例为罗克休树脂：罗克休催化剂为 4:1 ；以上地点共 注罗克休材料约 6t 。对所有漏风源进行了彻底封堵。3.2 采空区注凝胶复合胶防灭火治理 即从 3101 工作面后部的原进架横川、泄巷横川、上顺槽横川分别 向采空区集中注凝胶，共注玻璃水约 20t 。另由抽放队利用 ZY-150 钻 机从二进风巷的 3 个地点分别打钻至 3101进支架横川内

7、的里段、中段 和外段密闭处，利用胶体的凝固特性，分别对巷道、密闭周围进行封 堵加固堵漏，消除漏风防止自然发火。3.3 利用 FSAMEA新型防灭火材料堵漏阻燃治理发火隐患（1）实施 3101 采空区注 MEA方案。即：在 3101工作面下顺槽设 1 临时注 MEA泵站，将 MEA和水按 5%的比例配成阻化剂。用泥浆泵加 压后，通过泥浆泵管路与采空区预埋注 MEA管理联通，自下隅角开始 40m范围内喷洒阻化剂，每 5 架为 1 个喷洒点，每点喷洒时间为 1520min，下隅角喷洒时间为 3040min，利用工作面微量漏风使 MEA 进入采空区，使采空区后部形成 1 条防灭火阻然带。起到阻止采空区

8、 遗煤自然的作用。（2）在-270m胶带巷尾原密闭外 23m处打设 1 道煤袋墙（将碎 煤与 FSA混合后装袋），并在两密闭中间留设 1 趟注浆管，进行注 浆，使其充分混合，起到封堵漏风的作用。3.4 均压措施（1）单调压气室 - 连通管闭区均压。即在 3101抽排巷原永久密闭 久新建 1 道高质量密闭墙（保证调压气室的气密性），与原密闭墙之 间形成 1 个单独的调压气室，同时从调压气室内敷设 2 根装有调节闸 门的 5mm金属管至火区进风侧，调节闸门安设在距调压气室 24m 处，调压管内若压力较小，可在调压管进风侧设置通风设施实施增 阻，以增加管内压力，调压管连接完毕后要在调压气室外安设水柱

9、 计，对调压室与采空区之间的压差进行测定。连通管闭区均压实施 后，使 3101 高抽巷密闭内外压差逐渐平衡，同时也降低了 3101 进支 架横川的漏风压差，达到了控制火区目的。 3101 高抽巷和进支架横川 密闭内 CO下降明显。特别是 3101 进支架横川密闭内的 CO浓度短期内 由 1.984%降至 0.01%以下，目前仍呈下降趋势。（2）开区均压。一是优化 3101 工作面通风系统，及时封闭 3101 回风巷，保证通风系统的稳定性；二是加大上顺槽清淤力度，保证上 顺槽回风断面，减小上下端头压差；三是工作面实施减风方案，即工 作量由 1600m3/min 逐步降至 800m3/min，降低采空区内部压差，减少 采空区漏风量。4 治理效果分析（1）通过密闭喷浆堵漏、均压、注凝胶、复合胶、利用 FSA、 MAS、罗克休等新型防灭火材料对 3101 工作面发