厚煤层综放开采孤岛工作面综合防灭火技术研究.pdf
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1、总第2 1 6 期2023年第1 1 期工程技术厚煤层综放开采孤岛工作面综合防灭火技术研究邓宁宁(山西焦煤汾西矿业正旺煤业,山西孝义0 3 2 3 0 0)摘要:为解决孤岛工作面回采期间采空区、保护煤柱等自然发火问题,结合3 0 5 0 9 孤岛工作面生产情况以及防灭火需要,基于减少采空区漏风、注胶、注浆以强化监测等防灭火技术方法制定采面初采、正常回采、暂时停采以及停采回采等阶段制定防灭火技术措施。在3 0 5 0 9 孤岛工作面现场应用后,采面在回采期间回风巷、回风隅角以及采空区等各位置温度、CO浓度等保持在合理范围内,实现了煤炭安全高效回采。关键词:厚煤层;孤岛工作面;灌浆;防灭火技术中图
2、分类号:TD750引言火灾是影响矿井煤炭开采安全的主要灾害类型,随着煤炭高强度开采的不断持续,部分矿井浅部煤炭资源逐渐枯竭,煤炭开采地质条件更趋复杂,井下煤炭自燃发火影响更趋显著-3 。特别是复杂地质条件综放开采工作面在回采时,受地质条件复杂、采空区遗煤量大等影响,给采面自燃发火防治工作开展带来更大挑战 4-5 。山西某矿3 0 5 0 9 综放工作面为孤岛工作面,采面三侧均为采空区,采面回采矿压显现明显,加之采空区遗煤量大、分布范围广,采面漏风严重,导致采面防灭火难度较高。文中就3 0 5 0 2 综放工作面回采为工程实例,针对采面生产特点针对性提出防灭火技术措施,以期为其他矿井类似孤岛工作
3、面防灭火工作开展提供经验借鉴。1工程概况30509综放工作面是3 盘区最后一个回采工作面,采面东侧、西侧及南侧均为回采完毕的采空区,北侧为盘区回风巷保护煤柱。3 0 5 0 9 综放工作面设计推进长度1 2 5 0 m、倾向长度2 5 0 m,回采的5#煤层厚度均值5.5 2 m,埋深2 9 0 m,顶底板岩性以粉砂岩、砂岩以及炭质泥岩为主。3 0 5 0 9 综放工作面设计采高3.8m、放煤高度1.7 2 m,经鉴定5#煤层为类自燃发火煤层,自燃发火期介于9 8 2 1 2 d。30509综放工作面为孤岛工作面,面临采空区遗煤赋存复杂、范围广,采面推进速度慢以及采空区漏风通道复杂等问题。3
4、0 5 0 9 综放工作面由于三面均为采空区,采面回采期间矿压显著,加之受开采工艺影响,采空区遗煤范围大、赋存条件较为复杂;采面保护煤柱在邻近采面、本采面回采扰动影响下,变形量较大、内部裂隙扩展,导致采空区漏风流场移动复杂、漏风通道多变;采面回采期间矿压显现显著,回采巷道超前支护段变形严重,采面推进速度较慢,导致采空区氧化带内遗煤蓄热周期较长,增大遗煤自燃发火危险。收稿日期:2 0 2 2-1 0-1 0作者简介:邓宁宁,男,1 9 8 8 年出生,毕业于中国矿业大学(徐州),本科,工程师,从事煤矿通风相关技术研究工作。山西化工Shanxi Chemical Industry文献标识码:A2孤
5、岛工作面综合防灭火技术30509综放工作面回采可分为初采、正常回采以及末采三个阶段,三个阶段防灭火有其自身的特点,下文就对各时期采取的防灭火技术进行分析。2.1初采期间防灭火技术初采期间主要通过在切眼周边煤岩体中注人复合胶体,通过胶体充填破碎煤岩体内漏风类型并增强煤岩体强度。在采面回采推进过切眼后,强制放顶煤并向破碎煤体中压注粉煤灰胶体,以便在采面两侧形成胶体隔离带 1 5 m10m8m(长宽高),通过胶体隔离带减少采空区漏风量。具体初采期间切眼位置注胶情况,如图1 所示。胶体隔离带胶体隔离带图1 初采期间切眼位置注胶示意图注胶钻孔开孔位于采面回采巷道顶板上,每个巷道均布置2 个注浆钻孔,,其
6、中一个钻孔位于巷道顶板位置、一个钻孔位于巷道外帮距底板1 m位置;回采巷道内注胶钻孔终孔均位于煤层底板上方6 m位置。采面回采推进过切眼后,即向采空区内进行注胶。在注浆前应采用破碎煤袋封堵采面山下端头支架后方空间,破碎煤袋应接顶且封堵厚度在2 m以上。通过破碎煤袋封堵减少注浆过程中胶体外漏量,封堵严密后方可进行注胶作业。具体上下端头位置破碎煤袋封堵情况,如图2 所示。2.2正常回采期间防灭火技术在3 0 5 0 9 综放工作面正常回采期间,通过采取下述措施减少采空区漏风量 6-8 :在采面进风、回风隅角位置悬挂挡风帘;每推进5 0 6 0 m后在采面进风、回风Total 216No.11,20
7、23D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.11.061文章编号:1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)1 1-0 1 5 7-0 3胶体压注机进风巷回风巷注浆管路山西化工 第4 3 卷向采空区顶板施工注胶钻孔,注胶量控制在1 5 0 m3以上;暂时停采期间采面供风量减少5 0%,通过减少供风进一步降低采空区漏风量,同时每班均安排专人采空区图2 上下端头位置破碎煤袋封堵示意图隅角位置布置沙袋墙,墙体厚度为2 m并在顶部留设灌浆胶管;随着采面推进采空区顶板垮落后与沙袋墙顶部接触密实,之后通过设灌浆胶管向采空区内注人胶体,从而在采空区沿进风顺槽、回风顺槽形成一定长度的注
8、胶隔离段;在进风顺槽、回风顺槽内均布置切顶钻孔,通过切顶实现顶板及时垮落,实现采空区充填并减少端头三角区悬空面积。2.3采面慢推或者临时停采期间防灭火技术2.3.1采面慢推期间防灭火技术在采面慢推期间为避免采空区以内自燃,采用注浆方式进行防灭火。采面每推进3 0 m,即在后部带式输送机靠近采空区侧铺设1 趟108mm注浆管,从采面回采巷道内向采空区上部、中部及下部区域注人粉煤灰胶体。注浆管按照3 0 m间隔留设三通出浆口,出浆口出口处为长3 0 0 mm的花管,花管上花孔孔径统一为1 5 mm;当注浆管埋人到采空区1 0 m后可开始注浆,具体采面回采期间采空区内注浆管布置情况,如图3 所示。注
9、浆泵站30509回风巷注浆泵站30509进风巷图3 采面回采期间采空区内注浆管布置示意图2.3.2暂时停采期间防灭火技术当3 0 5 0 9 综放工作面需要暂时停采时,为避免采空区遗煤自燃需采取下述防灭火技术措施:按照工作面生产安排,临时停采前3 d在采面进风、回风隅角位置施工沙袋墙并充填胶体,确保沙袋墙接顶,减少采空区漏风量;采面暂时停采时由进风顺槽顶板位置对回风隅角、采空区以及回风巷内气体成分、风量等回采巷道K2m沙袋注浆管路第3 组注浆管5第2组注浆管I30m进行检测。发现异常及时处理;若采面暂时停采时间较长,则需综合采用注氮、注浆措施,并通过束管监测系统实时采集采空区内其他成分。在采面
10、暂时停采期间,受矿压显现影响采面护巷煤柱变形量增加、内部裂隙扩展,为避免通风风流进入到3 0 5 0 9 综放工作面煤柱两侧采空区内,在煤柱内施工钻孔并注入封堵材料封堵煤柱内漏风裂隙。钻孔均垂直煤柱、开孔点与底板间距1.6 m,注浆孔间隔3m、孔深4 m,封孔深度2 3 m,具体钻孔布置,如图4 所示。3mw9T钻孔4-1平面图岩层顶板花管封孔器注浆管煤柱体邻近采面采空区图4 煤柱注浆钻孔布置示意图2.4采面设备回撤期间防灭火技术30509综放工作面推进至停采线后需回撤设备,1-1#出浆口在综放设备回撤期间综合采用减少采空区漏风、注1-2#出浆口胶、减少供风量、强化监控以及减少综放设备回撤耗1
11、-3#出浆口时等方式进行防灭火。1)在采面综放设备回撤时,在满足防尘、瓦斯防L1-4#出浆口治前提下,尽量减少采面供风量,具体可将供风减少#,出浆口至5 0%,必要时可采用均压通风技术进一步减少采空第52#出浆口行组油浆管2-3#出浆口-4#出浆口八25#出浆口30m3m巷帮煤壁封堵空间4-2面图区漏风量;采用沙袋对进风、回风隅角位置悬顶空间进行封堵。2)采面停采后,在进风、回风隅角位置通过注人复合胶体构建隔离带,隔离带宽度7 m、长度1 2 m、高度4 m。3)提高组织、管理水平,并尽量采用先进的、机械化程度高的回撤设备,提高综放设备回撤效率、减少设备回撤耗时。4)强化监测监控,在综放设备回
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- 煤层 放开 孤岛 工作面 综合 灭火 技术研究
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