煤礦綜放工作面回采期間防滅火技術(shù)研究

煤礦綜放工作面回采期間防滅火技術(shù)研究

1采空區(qū)內(nèi)co、c2h3個階段,其采樣、帶動開采的有關(guān)指標(biāo)綜合分析,結(jié)果如下同煤集團燕山煤礦14-2#煤層具有自發(fā)開采能力，初始發(fā)病時間為3.6個月。901年，該煤層的901個單元面積為u型通風(fēng)系統(tǒng)，回采后回采，總面積為12003m。工作面傾斜長150m,走向長900m。煤厚平均9.8m,煤層傾角7～9°。工作面上覆12#煤層309盤區(qū)采空區(qū)。8901綜放面頂板初次垮落后,發(fā)現(xiàn)進風(fēng)量和回風(fēng)量相差150m3/min,工作面上隅角CO濃度為0.0015%,回風(fēng)流中CO濃度0.0005%。當(dāng)工作面回采將近80m時,工作面上隅角CO濃度高達0.045%,回風(fēng)流中CO濃度達0.015%,回風(fēng)流溫度由22℃上升至42℃,并且進風(fēng)巷道出現(xiàn)微風(fēng),回風(fēng)巷風(fēng)量為700m3/min,采空區(qū)內(nèi)CO最高濃度達到0.15%。通過安裝在12#煤層和14-2#煤層封閉的采空區(qū)內(nèi)的束管監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),12#煤層8910采空區(qū)內(nèi)的煤炭發(fā)生了自燃。由于8901工作面上覆為12#煤層8910采空區(qū),兩工作面的層間距僅為2～5m,導(dǎo)致8901綜放面頂板全部垮落后8910采空區(qū)內(nèi)的CO氣體大量下泄。另外通過示蹤技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)12#煤層8910采空區(qū)已與小煤窯采空區(qū)塌通,造成8901采空區(qū)外部漏風(fēng)嚴(yán)重,導(dǎo)致8901綜放面采空區(qū)內(nèi)煤炭自燃,產(chǎn)生大量CO。由于8901采空區(qū)氣體成分及濃度變化不定,用氣相色譜儀分析氣體成分有CO、C2H4、C2H2(C2H2間歇出現(xiàn))等,各氣體濃度時高時低。因此,可以采用CO、C2H4及C2H23個指標(biāo)綜合地將采空區(qū)自燃劃分為3個階段:出現(xiàn)0.0001%級的CO時為緩慢氧化階段;出現(xiàn)0.0001%級的CO和C2H4時為加速氧化階段;出現(xiàn)0.0001%級的CO、C2H4和C2H2時為劇烈氧化階段,此時即將出現(xiàn)明火,工作面處于危險狀態(tài)。據(jù)此可知,8901綜放面在回采期間采空區(qū)之所以間歇地涌出C2H2,且各指標(biāo)氣體濃度時高時低,就是由于反復(fù)出現(xiàn)明火所致。28901全面開放和綜合防滅火技術(shù)措施2.1回風(fēng)巷內(nèi)均壓調(diào)節(jié)風(fēng)門8901綜放面均壓通風(fēng)系統(tǒng)見圖1。在進風(fēng)巷均壓硐室內(nèi)按通風(fēng)設(shè)施建筑標(biāo)準(zhǔn)砌建一道0.5m厚的隔離墻,在墻體上距頂板0.5m的中間位置安裝兩直徑為0.78m的鐵風(fēng)筒。在隔離墻前3～6m處砌建通風(fēng)機穩(wěn)裝平臺,再在平臺上并排放置2臺2×55kW均壓通風(fēng)機,兩臺通風(fēng)機通過特制導(dǎo)風(fēng)筒相連接(1臺運轉(zhuǎn)、1臺備用)。在進風(fēng)巷內(nèi)均壓硐室之間砌建兩道均壓風(fēng)門。在回風(fēng)巷內(nèi)距回風(fēng)繞道口以里10m處砌建兩道均壓調(diào)節(jié)風(fēng)門。在均壓風(fēng)門和均壓調(diào)節(jié)上分別安裝一套水柱計和乳膠管,觀測壓力變化情況。2.2封閉回風(fēng)巷道由于工作面采空區(qū)進風(fēng)側(cè)是采空區(qū)漏風(fēng)的主要通道,為減少此處漏風(fēng),在工作面下隅角掛風(fēng)簾,以改變此處風(fēng)流方向和增加進風(fēng)通道阻力,減少采空區(qū)漏風(fēng)。在工作面回采過程中,必須有專人負責(zé)風(fēng)簾管理。工作面回風(fēng)巷是氮氣必流經(jīng)的通道,氮氣注入采空區(qū)后在區(qū)內(nèi)擴散,惰化氧化帶,然后大部分從回風(fēng)巷流出。但如果此通道太暢通,必然造成氮氣在區(qū)內(nèi)擴散速度加快,不利于采空區(qū)惰化。因此,對回風(fēng)巷道頂板應(yīng)該強制放頂,用矸石堵塞采空區(qū)回風(fēng)側(cè)。根據(jù)12#煤層采空區(qū)與小煤窯破壞區(qū)的連通情況,對周邊小煤窯采掘情況進行了認真詳細的調(diào)查。通過對調(diào)查結(jié)果分析研究,決定有針對性地對有關(guān)小煤窯的巷道進行封堵。同時對901盤區(qū)內(nèi)的相鄰采空區(qū)防火密閉進行了加固噴漿。2.3拉管流動注氮法在8901工作面進風(fēng)巷外側(cè)巷幫敷設(shè)無縫鋼管,并埋入采空區(qū)內(nèi),管路采用法蘭盤連接,每隔一定距離預(yù)設(shè)氮氣釋放口,其位置高于煤層底板200～300mm,并采用石塊或木垛加以妥善保護以免孔口堵塞。為控制注氮地點,提高注氮效果,采用拉管移動式注氮方式,利用回柱絞車將埋管向外牽引,埋管移動周期與工作面推進速度保持同步,使注氮孔始終在采空區(qū)氧化帶內(nèi)注入氮氣。通過氮氣的注入,降低了8901采空區(qū)內(nèi)的氧氣濃度,對采空區(qū)內(nèi)煤炭自燃起到了很好的抑制效果。2.4擋墻體施工8901綜放面設(shè)備撤退完畢后,采用馬立散和羅克休等新型材料封閉采空區(qū)。首先在巷道內(nèi)砌建兩層厚度分別為0.75m的磚墻,兩層墻中間間隔0.3m,并向內(nèi)灌注羅克休加固材料。然后在密閉墻周邊打鉆孔,灌注馬立散,將頂板裂隙充填嚴(yán)密。最后對密閉墻及裙邊進行噴漿,噴漿厚度不小于150mm。2.5煤炭復(fù)燃紅外熱所測火炬nd8901采空區(qū)封閉后,經(jīng)過一段時間,通過觀測孔檢查采空區(qū)內(nèi)CO濃度達0.6%,說明煤炭又發(fā)生復(fù)燃。利用紅外熱像探測儀和采空區(qū)標(biāo)志性氣體濃度分析查找火源位置?；鹪次恢么_定后,在地面建立集中灌漿系統(tǒng),從地面直接向火源區(qū)域打鉆孔,對其進行黃泥灌漿。38901綜合總結(jié)及綜合撲滅措施的影響分析通過采取綜合防滅火技術(shù)措施,燕子山煤礦的外部漏風(fēng)量和8901綜放面采空區(qū)漏風(fēng)量大幅減小,采空區(qū)煤炭自燃得到了有效遏制。3.1密閉墻內(nèi)外壓差均壓系統(tǒng)啟動前,以相鄰封閉的8903采空區(qū)密閉墻內(nèi)外壓差數(shù)據(jù)作為8901綜放面均壓系統(tǒng)啟用后壓力數(shù)據(jù)的參考,8903防火密閉墻內(nèi)外壓差為3.5Pa。8901綜放面均壓系統(tǒng)啟用后,工作面與盤區(qū)巷道的壓差為3.4～3.6Pa,采空區(qū)的漏風(fēng)由原來的150m3/min降至20m3/min,CO濃度由原來最高的0.0015%降為0.000015%。通過采用均壓措施,使工作面內(nèi)保持了足夠的風(fēng)壓,有效地避免采空區(qū)漏風(fēng)進入工作面,抑制了CO等有害氣體的下泄,為安全回采提供了有利保障。3.2抑制作用降風(fēng)能力本措施實施完畢后,對12#煤層采空區(qū)CO氣體的外泄起到了一定的抑制作用,降低了8901綜放面采空區(qū)的外部漏風(fēng),14-2#煤層901盤區(qū)進回風(fēng)差由原來360m3/min減小到120m3/min。3.3工作表面未保持co濃度通過對工作面實施采空區(qū)注氮技術(shù)措施前后工作面上隅角CO濃度的實測數(shù)據(jù)比對分析,發(fā)現(xiàn)在8901綜放面實施該措施后,工作面上隅角CO濃度始終保持在0.000015%以下。因此,采空區(qū)注氮技術(shù)可以起到較好的防滅火效果。3.4反滲透膜氣體排放效果通過對8901綜放面相鄰和上覆采空區(qū)氣體濃度變化特征進行分析論證,大體確定了火源范圍,對此范圍進行了灌漿,將火源直接熄滅,徹底治理了CO等有害氣體對礦井安全生產(chǎn)的威脅,CO濃度由最高時的0.0015%降至0。綜合防滅火技術(shù)的應(yīng)用前后,8901綜放面上隅角各種氣體變化情況見表1。從表1中可以看出,綜合防滅火技術(shù)措施實施后,8901綜放面采空區(qū)煤炭自燃的各項指標(biāo)氣體的濃度呈顯著下降趨勢,上隅角溫度也明顯下降,說明采空區(qū)的煤炭自燃得到了有效遏制。4h4和c2h2(1)通過對燕子山煤礦8901綜放面采空區(qū)自然發(fā)火情況分析可知:該工作面采空區(qū)外部漏風(fēng)嚴(yán)重;采空區(qū)自然發(fā)火的指標(biāo)性氣體為CO、C2H4及C2H2;采空區(qū)自然發(fā)火分為3個階段:出現(xiàn)CO時的緩慢氧化階段,出現(xiàn)CO和C2H4時的加速氧化階段,出現(xiàn)CO、C2H4和C2H2時的劇烈氧化階段。(2)根據(jù)8901綜放面采空區(qū)自然發(fā)火原因及特點,采取了均壓通風(fēng)、封堵漏風(fēng)、采空區(qū)注氮、新型材料封堵和地面集中灌漿相結(jié)合的綜合防滅火技術(shù)措施,該技術(shù)措施實施后,8901綜放面采空區(qū)的漏風(fēng)量由150m3/min降至20m3/min,CO濃度由原來最高的0.0015%逐漸降至為0.000015%,工作面上隅角CO濃度始終保持在0.000015%以下,工作面的采空區(qū)漏風(fēng)和煤炭自燃都得到了有