综放面煤层自然发火防治技术

1、兖矿集团兴隆庄煤矿兖矿集团兴隆庄煤矿综放面煤层自然发火防治技术综放面煤层自然发火防治技术 一、矿井概况一、矿井概况 兴隆庄煤矿位于兖州煤田北部，井田面积兴隆庄煤矿位于兖州煤田北部，井田面积54km54km2 2，现，现采号煤，煤层倾角采号煤，煤层倾角2 21212度，厚度平均为度，厚度平均为8.65m8.65m，埋藏深度为埋藏深度为250250550m550m，煤层自然发火期为，煤层自然发火期为3 36 6个月。个月。自自19921992年开始应用综采放顶煤开采技术以来，极大地年开始应用综采放顶煤开采技术以来，极大地提高了生产效率。提高了生产效率。 综采放顶煤开采存在三方面的问题：综采放顶煤开

2、采存在三方面的问题： 一是工作面顺槽沿底板掘出，巷道穿层或过断层时，煤体一是工作面顺槽沿底板掘出，巷道穿层或过断层时，煤体破碎并易于离层；破碎并易于离层； 二是工作面上下两道采用锚索加强支护后，有时很难及时二是工作面上下两道采用锚索加强支护后，有时很难及时冒落，生产和沿空送巷期间极易形成漏风通道；冒落，生产和沿空送巷期间极易形成漏风通道； 三是上下端头支架、开切眼、停采线附近不放顶煤。三是上下端头支架、开切眼、停采线附近不放顶煤。 因此有效监控和防治自然发火是保证综放面安全生产的关因此有效监控和防治自然发火是保证综放面安全生产的关键问题，近几年兴隆庄煤矿通过对键问题，近几年兴隆庄煤矿通过对53

3、205320、43244324、43264326、43284328、13031303、13041304、13071307、13081308、13051305等综放面的防灭火等综放面的防灭火工作中逐步积累了一整套的科学管理和预防措施，从理论工作中逐步积累了一整套的科学管理和预防措施，从理论和实践两个方面丰富了综放面自然发火防治技术。和实践两个方面丰富了综放面自然发火防治技术。 二、煤层自然发火防治体系的建立二、煤层自然发火防治体系的建立 煤层自然发火防治是一项复杂的系统工程，针对现场实煤层自然发火防治是一项复杂的系统工程，针对现场实际，我们建立了煤层自然发火防治体系。该体系由三个际，我们建立了煤

4、层自然发火防治体系。该体系由三个方面组成，首先建立煤层自然发火的预防技术屏障；其方面组成，首先建立煤层自然发火的预防技术屏障；其次建立对煤炭自然发火初期的物理与化学变化产生的效次建立对煤炭自然发火初期的物理与化学变化产生的效应，进行煤炭自然发火预测预报；最后对形成的自然发应，进行煤炭自然发火预测预报；最后对形成的自然发火隐患，进行火源探测，从而准确确定火源位置及其范火隐患，进行火源探测，从而准确确定火源位置及其范围，有的放矢地处理自然发火隐患，即积极开展超前治围，有的放矢地处理自然发火隐患，即积极开展超前治理和超前预防的工作，下面依据综放面推进到不同的位理和超前预防的工作，下面依据综放面推进到

5、不同的位置应采取的技术措施详细介绍。置应采取的技术措施详细介绍。 三、综放面距开切眼三、综放面距开切眼200m200m范围的推进过程防火技术范围的推进过程防火技术 ( (一一) )开切眼上下头绞车窝或机电硐室全部用沙袋垛充填开切眼上下头绞车窝或机电硐室全部用沙袋垛充填满。满。 ( (二二) )工作面每推进工作面每推进202050m50m在上下隅角分别施工一道隔在上下隅角分别施工一道隔离垛。离垛。 ( (三三) )如果工作面每月推进速度小于如果工作面每月推进速度小于50m50m时，需要在上下时，需要在上下隅角的隅角的3m3m隔离垛后埋管压注胶体浆隔离垛后埋管压注胶体浆100100300m300m

6、3 3。 ( (四四) )如果工作面推进速度很慢并且工作面地质条件恶化，如果工作面推进速度很慢并且工作面地质条件恶化，在上下隅角的在上下隅角的3m3m隔离垛后埋管压注胶体浆的同时压注泡隔离垛后埋管压注胶体浆的同时压注泡沫阻化剂。沫阻化剂。 ( (五五) )安全监控装备安全监控装备1.1.工作面回风隅角、回风流分别安装工作面回风隅角、回风流分别安装1 1台甲烷传感器，工台甲烷传感器，工作面回风流中分别安装作面回风流中分别安装1 1台一氧化碳传感器、温度传感台一氧化碳传感器、温度传感器和风速传感器。器和风速传感器。2.2.工作面回风隅角和沿空侧重点防火部位安装束管监测系工作面回风隅角和沿空侧重点防

7、火部位安装束管监测系统。统。3.3.工作面回风隅角班班悬挂甲烷氧气监测报警便携仪。工作面回风隅角班班悬挂甲烷氧气监测报警便携仪。瓦检员每班检查回风隅角和回风流中一氧化碳浓度瓦检员每班检查回风隅角和回风流中一氧化碳浓度2 2次。次。4.4.回风隅角、回风流和沿空侧防火钻孔每周一次取样化验回风隅角、回风流和沿空侧防火钻孔每周一次取样化验分析。分析。 (六)泄水孔堵漏风1.开切眼附近泄水孔上口安装0.51.5m高的双头多孔高起笼头，笼头的多孔过水流量与泄水孔流量匹配，并在笼头处搭建木垛保护。2.泄水孔下口安装倒楔形“U”形泄水管，即泄水又不漏风。 四、综放面上下顺槽特殊地点防火技术四、综放面上下顺槽

8、特殊地点防火技术( (一一) )沿空送巷沿空送巷1.1.沿空侧老开切眼、停采线、联络巷和溜煤眼位置前沿空侧老开切眼、停采线、联络巷和溜煤眼位置前后后50m50m喷浆。喷浆。2.2.施工施工1.51.52 2寸的防火钻孔，钻孔间距寸的防火钻孔，钻孔间距5 510m10m，重点，重点压注粉煤灰浆和胶体泥浆等防火材料。压注粉煤灰浆和胶体泥浆等防火材料。3.3.每间隔每间隔505080m80m，施工，施工1 1寸的观测孔，检测采空区气寸的观测孔，检测采空区气体和温度变化。体和温度变化。 ( (二二) )联络巷联络巷1.1.工作面矿山压力赶到联络巷之前，靠近采空区施工工作面矿山压力赶到联络巷之前，靠近采

9、空区施工一道一道5m5m厚的沙袋垛，紧贴沙袋垛施工一道厚的沙袋垛，紧贴沙袋垛施工一道0.50.51.0m1.0m厚的砖闭，对采空区压注粉煤灰浆。或者施工厚的砖闭，对采空区压注粉煤灰浆。或者施工2 2道道0.5m0.5m厚，间距厚，间距20m20m的充填密闭，密闭内充填粉煤灰。的充填密闭，密闭内充填粉煤灰。2.2.不具备充填粉煤灰条件，在巷道门口施工不具备充填粉煤灰条件，在巷道门口施工0.37m0.37m厚密厚密闭闭2 2道，密闭间距为道，密闭间距为3 35m5m，密闭间充填瑞米材料、，密闭间充填瑞米材料、罗克修、赛福特等材料，封闭方式如图罗克修、赛福特等材料，封闭方式如图1 1所示。所示。 充

10、填管 间距 3 5 m 注浆管 排水管 0.37 m 厚砖闭 0.37 m 厚砖闭 图图1 联络巷封闭示意图联络巷封闭示意图( (三三) )溜煤眼溜煤眼1.1.下口用下口用10mm10mm厚的钢板进行封堵，四周用厚的钢板进行封堵，四周用2424个螺栓上紧。个螺栓上紧。钢板安装一根钢板安装一根50mm50mm的的U U型钢管用于放水，钢管上口伸型钢管用于放水，钢管上口伸入到钢板水平面上入到钢板水平面上5.0m5.0m处；钢板安装一根处；钢板安装一根25mm25mm的钢管的钢管用于压注罗克修用（如果永久不使用可以压注水泥沙用于压注罗克修用（如果永久不使用可以压注水泥沙浆），浆），25mm25mm的

11、钢管上口伸入到钢板水平面上的钢管上口伸入到钢板水平面上2.0m2.0m处。处。溜煤眼封闭见图溜煤眼封闭见图2 2。2.2.上口周边卧底上口周边卧底200mm200mm深，然后密排合适的工字钢，在工深，然后密排合适的工字钢，在工字钢上面覆盖字钢上面覆盖100mm100mm厚的混凝土。厚的混凝土。 10mm厚钢板100mm厚混凝土卧底200mm密排100mm工字钢岩巷5m2m溜煤眼煤巷U 型管图图2 溜煤眼封闭示意图溜煤眼封闭示意图五、综放面停采前及停采期间防火技术五、综放面停采前及停采期间防火技术( (一一) )工作面停采前的预防措施工作面停采前的预防措施1.1.采煤队在离停采线最后的采煤队在离

12、停采线最后的100m100m范围，必须尽量减少采空范围，必须尽量减少采空区丢煤，特别是在工作面上铁丝网和钢丝绳前区丢煤，特别是在工作面上铁丝网和钢丝绳前20m20m加大加大放煤力度，提高回采率到放煤力度，提高回采率到90%90%以上。以上。2.2.停采前停采前100m100m在工作面上下端头每间隔在工作面上下端头每间隔30m30m施工一道施工一道3m3m厚厚隔离垛墙。隔离垛墙。3.3.停采前停采前40-50m40-50m开始，在工作面上下顺槽埋设注浆管路，开始，在工作面上下顺槽埋设注浆管路，注浆管出口要用木垛掩护好，并高于底板注浆管出口要用木垛掩护好，并高于底板0.5m 0.5m 以上。以上。

13、4.4.在工作面回风顺槽，停采线后部在工作面回风顺槽，停采线后部30m30m、10m10m分别留设一路分别留设一路束管，停采线后部束管，停采线后部30m30m留设的束管用泵抽气化验分析。留设的束管用泵抽气化验分析。在工作面进风顺槽，停采线后部在工作面进风顺槽，停采线后部50m50m分别留设一路人工分别留设一路人工测气管。上述束管均位于底板以上测气管。上述束管均位于底板以上1.5m1.5m处，安设牢固整处，安设牢固整齐。齐。5.5.停采前通风部门把各种防火材料和设备要备足备好。停采前通风部门把各种防火材料和设备要备足备好。6.6.停采前，采煤队把液压支架的侧护板尽量收回，同时要停采前，采煤队把液

14、压支架的侧护板尽量收回，同时要保证支架的初撑力。保证支架的初撑力。 ( (二二) )综放面停采期间的通风与防火方案综放面停采期间的通风与防火方案1.1.工作面供风量由工作面供风量由8008001000m1000m3 3/min/min，减少为，减少为400400500m500m3 3/min/min。 当全风压风量减少到当全风压风量减少到200m200m3 3/min/min时，开启上下头局部时，开启上下头局部通风机。测风员每天至少测定一次工作面风量。通风机。测风员每天至少测定一次工作面风量。2.2.开始撤出支架后，在工作面上下头两侧均设点检查开始撤出支架后，在工作面上下头两侧均设点检查瓦斯，

15、瓦检员在检查完其它地点后在撤支架处盯点瓦斯，瓦检员在检查完其它地点后在撤支架处盯点检查，在掩护支架处悬挂甲烷氧气两用检测报警仪。检查，在掩护支架处悬挂甲烷氧气两用检测报警仪。 3.3.煤炭自然发火的预测预报煤炭自然发火的预测预报（1 1）温度监测）温度监测 工作面每组支架设一个点，利用红外线测温仪测量工作工作面每组支架设一个点，利用红外线测温仪测量工作面架间及钻孔中的最高温度，每天测一次。面架间及钻孔中的最高温度，每天测一次。（2 2）取样化验分析与人工监测）取样化验分析与人工监测 每间隔每间隔5 5组支架选一个钻孔进行人工监测和取样化验分组支架选一个钻孔进行人工监测和取样化验分析，两天一个循

16、环，如果出现隐患必须缩短测点间距和析，两天一个循环，如果出现隐患必须缩短测点间距和检查周期。检查周期。 （3 3）束管与环境监测）束管与环境监测 束管监测系统每天至少测定束管监测系统每天至少测定2 2组数据，每天运行时间不少于组数据，每天运行时间不少于6 6小时，束管正常可靠运行。在工作面回风流中安装一氧化碳小时，束管正常可靠运行。在工作面回风流中安装一氧化碳传感器、甲烷传感器。传感器、甲烷传感器。4.4.防治措施防治措施（1 1）停采期间利用在工作面上下顺槽埋设的注浆管对采空区）停采期间利用在工作面上下顺槽埋设的注浆管对采空区压注胶体泥浆。压注胶体泥浆。（2 2）停采后在停采线上下隅角分别建

17、一道）停采后在停采线上下隅角分别建一道3m3m厚隔离垛，垛外厚隔离垛，垛外建板闭，墙面用水泥抹严，然后在板闭和垛墙之间压注罗克建板闭，墙面用水泥抹严，然后在板闭和垛墙之间压注罗克修或赛福特。修或赛福特。 （3 3）工作面支架顶部和后部破碎煤体的防火措施）工作面支架顶部和后部破碎煤体的防火措施在工作面煤壁前敷设一路在工作面煤壁前敷设一路2 2寸水管，每寸水管，每30m30m出一个三通阀门。出一个三通阀门。在工作面每个支架的间隙按前、中、后方式施工在工作面每个支架的间隙按前、中、后方式施工3 3个防火孔，个防火孔，后部孔是在后部运输机道向后尾梁架间及放煤口施工的钻孔，后部孔是在后部运输机道向后尾梁

18、架间及放煤口施工的钻孔，倾角倾角40404545，深度，深度2.52.53m3m；中间孔从支架顶梁中间打到；中间孔从支架顶梁中间打到顶梁上部及支架后浮煤的钻孔，倾角顶梁上部及支架后浮煤的钻孔，倾角3030左右，深度左右，深度6 68m8m；前部孔是从支架前梁架间打到支架后浮煤的钻孔，倾角前部孔是从支架前梁架间打到支架后浮煤的钻孔，倾角20202525，深度，深度10m10m左右，均下一寸套管，用快速水泥封孔，并左右，均下一寸套管，用快速水泥封孔，并用堵头封堵孔口。在上下头端头支架以外向后部各打用堵头封堵孔口。在上下头端头支架以外向后部各打5 5个防个防火钻孔，钻孔采用扇形布置，钻孔倾角火钻孔，

19、钻孔采用扇形布置，钻孔倾角30303535，钻孔长度，钻孔长度101012m12m，钻孔布置见下图。，钻孔布置见下图。 131钻孔2液压支架3松散煤体12对所有钻孔压注对所有钻孔压注MEAMEA防火剂，浓度控制在防火剂，浓度控制在0.8-1%0.8-1%左右，压注左右，压注MEAMEA时同时连接时同时连接5 51010个孔，其中有备用孔，每孔压注个孔，其中有备用孔，每孔压注1 12m2m3 3。 （4 4）组织管理）组织管理施工单位要维护好工作面安装的注浆管路、束管、施工单位要维护好工作面安装的注浆管路、束管、各种传感器、钻机及其开关等，风门全部安装风门各种传感器、钻机及其开关等，风门全部安装风门闭锁，严禁随意敞风门和放空溜煤眼，保证通风系闭锁，严禁随意敞风门和放空溜煤眼，保证通风系统稳定。统稳定。回采结束后，确保在回采结束后，确保在4040天内回撤完毕，