4324超長綜放面停采線防治煤層自然發(fā)火嘗試

4324綜放面位于興隆莊煤礦四采區(qū)下部，上鄰4322綜放面采空區(qū)，下鄰4326綜放面采空區(qū)，為“孤島”綜放面。工作面傾斜長277m，走向長1610m，煤層平均厚度8.45m，于2003年8月份正式生產(chǎn)，于2005年3月5日停采。

二．工作面難點(diǎn)分析

4324面為我礦第三個(gè)超長綜放面，與另外兩個(gè)超長綜放面（4326和4328綜放面）相比，存在許多特點(diǎn)，給停采撤出設(shè)備期間的防火帶來了一些新問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1．2004年7月份開始過4318F₁斷層，該斷層最大落差達(dá)到5m，影響推進(jìn)長度400m，到12月中旬推過該斷層，影響推進(jìn)時(shí)間達(dá)到5個(gè)月之久，在過斷層期間，9~11月連續(xù)3個(gè)月推進(jìn)速度較為緩慢，月平均推進(jìn)60~70m。

2．工作面上部與4322采空區(qū)相鄰，4322停采線在1999年底曾經(jīng)發(fā)生過自燃事故，其位于4324停采線后部140m。

3．4324停采線上隅角位于4322老下順槽外段，該老巷道沿煤層頂板布置，處于封閉狀態(tài)，4324停采線上隅角與老巷道之間只有3m左右的煤柱，該處存在一個(gè)漏風(fēng)通道。

4．為確保快速撤出綜放面設(shè)備，4326、4328前兩個(gè)超長綜放面在停采撤出前，都施工了中間巷道，實(shí)現(xiàn)了上下兩頭同時(shí)撤出綜放支架的格局，減少了停采線的暴露時(shí)間，而4324停采面沒有施工中間巷道，只能實(shí)行單頭撤出支架。

5．4324工作面停采前下順槽更換運(yùn)輸機(jī)，造成7天的臨時(shí)停采，停采前連續(xù)3個(gè)月推進(jìn)速度緩慢，2月份推進(jìn)不足50m，給停采線后部采空區(qū)丟煤造成氧化過程持續(xù)發(fā)展的條件，停采前工作面回風(fēng)流中的一氧化碳濃度經(jīng)常達(dá)到20PPm以上，一氧化碳絕對涌出量遠(yuǎn)大于4326和4328面停采時(shí)的量，防火形勢不容樂觀。

三．4324面停采前的防火措施

停采前的防火措施是保證4324綜放工作面安全停采撤面的基礎(chǔ)，我們重點(diǎn)采取了以下措施。

1．為防止4322停采線老火點(diǎn)復(fù)燃，提前對4322停采線防火鉆孔壓注膠體泥漿，2004年12月初，對4322停采線下部壓注膠體泥漿600m³。

2．離停采線最后的100m范圍，盡量減少采空區(qū)丟煤，特別是在工作面上鐵絲網(wǎng)和鋼絲繩前20m加大了放煤力度，最大限度地提高回采率。

3．停采前100m在工作面上隅角每間隔20m施工一道隔離垛墻，隔離垛用袋裝拌有防火劑的碎煤施工，垛墻厚度一般在2m左右，末采期間累計(jì)施工隔離垛墻5道，有效減少采空區(qū)供氧條件。

4．停采前30m開始，在工作面上下順槽各埋設(shè)一路3吋注漿管，利用所埋注漿管路，對停采線后部采空區(qū)注粉煤灰泥漿3000m³。有效破壞了采空區(qū)浮煤的蓄熱環(huán)境。

5．密切監(jiān)測工作面指標(biāo)氣體，除正常的瓦斯檢查外，測風(fēng)員對工作面下隅角、架間、風(fēng)流進(jìn)行檢測和取樣化驗(yàn)分析，每2天檢測一次。

6．在工作面下順槽，停采線后部30 m留設(shè)一路用泵抽氣化驗(yàn)分析的束管，停采線后部50 m、20 m處分別留設(shè)一路人工測氣管。在工作面上順槽，停采線后部40m、20m分別留設(shè)一路人工測氣管。上述束管均位于底板以上1.5m處，安設(shè)牢固整齊。束管監(jiān)測系統(tǒng)每天至少測定2組數(shù)據(jù)。

7．在停采前一天，把支架的側(cè)護(hù)板盡量收回，同時(shí)保證支架的初撐力，防止頂板破碎，為支架間防火鉆孔的施工創(chuàng)造條件。

四．停采期間的防火措施

1．壓縮風(fēng)量

停采后工作面供風(fēng)量由原來的1000m³/min，減少到650m³/min。

2．封堵漏風(fēng)

停采后在4324停采線上下隅角分別建一道隔離垛墻，用袋裝拌有防火劑的碎煤施工，垛墻厚度2~3m，垛外建板閉，墻面用水泥抹嚴(yán)，然后在板閉和垛墻之間壓注“羅克修”封堵材料，在閉墻上預(yù)留注漿管路，向隔離垛墻后壓注膠體泥漿500m³，有效減少了采空區(qū)漏風(fēng)。

3．對4324停采線上隅角與4322老巷之間的小煤柱密集布置鉆孔，進(jìn)行了注膠封堵處理。

4．停采線的防火措施

①工作面停采后在工作面煤壁前敷設(shè)一路2吋水管，每30m出一個(gè)三通閥門。

②每間隔5組支架選一個(gè)鉆孔進(jìn)行人工監(jiān)測和取樣化驗(yàn)分析，兩天一個(gè)循環(huán)，對CO、CO₂、CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄、O₂氣體進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析與人工監(jiān)測，異常地點(diǎn)每天進(jìn)行一次檢測，為可靠預(yù)測預(yù)報(bào)采空區(qū)自然發(fā)火提供技術(shù)參數(shù)。

③利用紅外線測溫儀測量工作面架間及鉆孔中的最高溫度，工作面每組支架設(shè)一個(gè)點(diǎn)，每天測一次。

④在4324面上下頭均安裝了一氧化碳傳感器，連續(xù)監(jiān)測進(jìn)回風(fēng)流中一氧化碳?xì)怏w變化。

⑤用電煤鉆在每個(gè)支架的間隙，按前、中、后方式施工3個(gè)防火孔，后部孔在掩護(hù)梁位置，打到老空區(qū)，傾角40～45°，深度2.5～3m；中間孔打到柱頂梁上部及支架后浮煤，傾角30°左右，深度6～8m；前部打到支架后浮煤，傾角20～25°，深度10m左右，均下一寸套管。在上下頭端頭支架以外向后部各打5個(gè)防火鉆孔，鉆孔采用扇形布置，鉆孔傾角30～35°，鉆孔長度10～12m，鉆孔布置見圖2。累計(jì)施工鉆孔430個(gè)。

⑥利用西風(fēng)井注漿系統(tǒng)對所有鉆孔全面壓注MEA防火劑，濃度控制在0.8～1%左右，每孔壓注量在1.8m³左右，由于注漿系統(tǒng)壓力較大，為緩解系統(tǒng)壓力，提高注膠效率，采用多孔同時(shí)壓注的方式壓注防火劑，同時(shí)接孔數(shù)量最多達(dá)到15個(gè)。在全面進(jìn)行了一遍注膠之后，結(jié)合每日的氣體溫度檢測情況，對氣體、溫度異常地點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行壓注。累計(jì)注膠900m³。有效控制了停采線的煤體氧化。

五．組織措施

1．針對4324面的現(xiàn)場條件，多次召開專業(yè)會議，研究制定了《4324綜放面停采撤出期間防滅火方案》。

2．為進(jìn)一步強(qiáng)化責(zé)任，對與防火工作有關(guān)的基層區(qū)隊(duì)制定了防火風(fēng)險(xiǎn)抵押政策。

3．為保障工作面按期快速撤出，繪制了《4324工作面撤出和防火工作網(wǎng)絡(luò)圖》，將撤面和防火的所有工作合理組織穿插，落實(shí)施工單位和計(jì)劃工期，調(diào)度室嚴(yán)格按網(wǎng)絡(luò)圖考核撤面和防火工作進(jìn)度。

4．撤出工作面設(shè)備期間，在通防科設(shè)防火辦公室，每天召開防火會議，分析指標(biāo)氣體變化趨勢，協(xié)調(diào)防火工作，考核各項(xiàng)防火措施的兌現(xiàn)情況，礦分管領(lǐng)導(dǎo)靠前指揮，生產(chǎn)科室和區(qū)隊(duì)干部分班盯崗。

5．通防科每天出一期《4324撤面防火情況簡報(bào)》，簡報(bào)內(nèi)容包括撤面進(jìn)度、指標(biāo)氣體最高濃度、最高溫度、下一步采取措施等，每天早會前分發(fā)到礦主要領(lǐng)導(dǎo)手中，使礦領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)掌握撤面情況。

由于組織得力，措施到位，在把有害氣體濃度控制在正常范圍的前提下，用42天時(shí)間完成了工作面撤出工作，5天時(shí)間完成了工作面封閉工作（從停采到封閉共47天），時(shí)間均比4326和4328兩個(gè)工作面縮短，創(chuàng)出超長綜放面撤出的最短周期。

六．封閉處理

撤出完成后先在4324停采線上下頭各施工一道5m長的沙袋垛，然后緊貼沙袋垛再施工永久閉，最后施工盲巷閉。停采線封閉結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行調(diào)風(fēng)，去掉上下頭之間的風(fēng)門，對停采線進(jìn)行均壓處理。

圖1 4324面撤出期間局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)位置示意圖

圖2 4324工作面鉆孔布置圖

圖3 4324面封閉密閉墻位置及均壓調(diào)風(fēng)示意圖