綜放面沿空巷道(留小煤柱) 頂板煤炭及相鄰采空區(qū)煤炭自燃的防治

關(guān)鍵詞　沿空巷道　煤炭自燃　防治措施

目前綜放工作面由于巷道布置簡單,推進速度較快,該面采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的可能性較小,而其沿空巷道頂板煤炭及相鄰采空區(qū)煤炭自燃現(xiàn)象卻十分嚴重。通過實踐證明,必須實施綜合防滅火措施,才能夠有效地杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生。

1沿空巷道頂板煤炭及相鄰采空區(qū)煤炭自燃的原因

(1) 沿空巷道變形嚴重,使巷道頂板煤炭及相鄰采空區(qū)側(cè)的小煤柱產(chǎn)生大量裂隙,為煤炭自燃創(chuàng)造了漏風條件。

實行無煤柱開采留小煤柱沿空掘巷時,沿空巷道與相鄰采空區(qū)一般僅留3m 左右的小煤柱。通過對兗州礦業(yè)(集團) 公司興隆莊、東灘等礦綜放面用梯形棚11 號工字鋼支護的沿空巷道觀測發(fā)現(xiàn),在采掘期間,由于礦山壓力的影響,巷道頂板煤炭產(chǎn)生大量裂隙而形成松動區(qū),甚至發(fā)生局部冒頂,巷道靠采空區(qū)側(cè)的小煤柱也同樣產(chǎn)生了大量溝通采空區(qū)的裂隙,從而為沿空巷道頂板煤炭及相鄰采空區(qū)煤炭的自燃創(chuàng)造了漏風條件。

(2) 沿空巷道中風流的微循環(huán)系統(tǒng)促使巷道中的部分風流通過巷道頂板裂隙進入頂板煤層,為巷道頂板煤炭自燃提供了充足的氧氣。

經(jīng)實測,沿空巷道中間風流的溫度和巷道2幫附近的空氣溫度不同,而存在溫度差,這就使巷道中間與巷道壁處產(chǎn)生自燃風壓,從而導致風流在巷道的橫斷面有一部分通過頂板裂隙循環(huán)流動;又由于巷道2 端存在風壓差,在裂隙中又有一部分空氣平行巷道中心線流動,這就使得巷道頂板煤炭自燃有了充足的氧氣來源,這一點在兗州礦業(yè)(集團) 公司南屯礦63上10 綜放面的實測中已得到證實。

(3) 溝通沿空巷道與相鄰采空區(qū)間小煤柱的裂隙沿巷道縱向范圍較大,或相鄰采空區(qū)封閉不嚴,是導致其煤炭自燃的重要原因。由于風壓差的存在,可能會使巷道中的部分風流通過煤柱裂隙進入采空區(qū),為其煤炭自燃提供了連續(xù)供氧的條件。

2防治措施

實行以防為主,以治為輔的綜合防滅火措施,確保綜放面的正常生產(chǎn)。

2. 1搞好煤炭自燃的監(jiān)測

在沿空巷道的頂板及其與采空區(qū)相鄰的一幫,每隔一定距離打一個檢測孔,每個孔埋設(shè)WZP 鉑熱電阻溫度探頭和束管,用測溫儀聯(lián)接溫度探頭,直接讀得每個鉆孔中的溫度值。通過束管抽出鉆孔中的氣體,利用色譜儀分析每個鉆孔的O₂ 、CO、CH₄ 、CO₂ 、N₂ 的濃度值。從工作面準備到工作面回采期間按時進行測定,根據(jù)對測定參數(shù)進行分析處理的結(jié)果,及時采取預防措施。

2. 2對沿空巷道實行錨網(wǎng)支護

(1) 對沿空巷道頂板采用高強度組合錨桿支護,樹脂錨桿劑錨固,錨固形式為全長錨固,并鋪設(shè)菱形金屬網(wǎng)、W鋼帶,以主動加固煤體。同時采用頂角加長錨桿以加固巷道頂板薄弱帶。

(2) 巷道2 幫采用高強度錨桿支護,樹脂錨固劑錨固,并鋪設(shè)雙抗金屬網(wǎng)、鋼筋梯,以加固相鄰采空區(qū)側(cè)的小煤柱和實體煤。

通過現(xiàn)場觀察,錨網(wǎng)支護使巷道變形量大大降低,減少了沿空巷道頂板煤炭及采空區(qū)側(cè)小煤柱的裂隙,使漏風量大大減少,對控制沿空巷道頂板煤炭自燃和相鄰采空區(qū)煤炭自燃十分有利。

2. 3噴漿堵漏

滯后掘進面一定距離對沿空巷道頂板及相鄰采空區(qū)側(cè)的一幫進行噴漿,目的主要是加固采空區(qū)側(cè)小煤柱及頂煤,封堵漏風通道,提高破裂圍巖的整體穩(wěn)定性。

2. 4向相鄰采空區(qū)注漿或注氮防火

從已采完的綜放面來看,該面采空區(qū)幾乎沒有出現(xiàn)重大自燃隱患,而與其相鄰的采空區(qū)常常出現(xiàn)自燃隱患。主要是因為綜放面的推進速度較快,其后部采空區(qū)氧化自燃危險帶的遺煤在自燃發(fā)火期內(nèi)已進入窒息帶,而相鄰采空區(qū)可能會由于小煤柱裂隙漏風而引起遺煤自燃。因此,向相鄰采空區(qū)注漿或注氮防滅火是必須的。

(1) 注漿

在相鄰采空區(qū),因綜放面生產(chǎn)時端頭支架難以放落頂煤而造成一定寬度的丟煤帶,為使泥漿有效地將其覆蓋,一般采用多層立體式鉆孔,每組鉆孔2 個(或2個以上),沿巷道靠采空區(qū)一側(cè)上下布置。每組相鄰鉆孔間的間距一般為5～8m ,鉆孔的深度和角度應能使?jié){液將丟煤帶全部覆蓋為宜。泥漿可采用一般的阻化黃泥漿,即在黃泥漿中摻入一定比例的氯化鎂(一般為2. 5 %)。為使泥漿更好地在采空區(qū)中沉淀凝固,最好使用膠體泥漿,即在黃泥中摻入水玻璃和碳酸氫氨。

(2) 注氮

選用旁路支流式注氮防火技術(shù)。利用沿空巷道中的可移動式制氮設(shè)備產(chǎn)生氮氣,然后通過管道由注氮孔注入相鄰采空區(qū)。注氮孔的布置及注氮量應使相鄰采空區(qū)完全被惰化為原則。

2. 5壓注凝膠和水

對沿空巷道頂板松動區(qū)域,主要是壓注凝膠并配合注水進行治理。對頂板松動范圍大的地點,要分別向頂板打長短鉆孔,二者沿巷道縱向間隔布置,長短鉆孔間距一般為2～3m ,長鉆孔深度以達煤層頂板為宜,短鉆孔深度一般為頂煤厚度的一半,且每組為2個。先使長鉆孔注水冷卻煤體,之后用短鉆孔壓注凝膠,直至頂板裂隙凝膠凝固為止,目的使凝膠充滿頂板裂隙,阻止煤層氧化。對小范圍松動地點,只打短鉆孔壓注凝膠即可。

3防治效果

兗州礦業(yè)(集團) 公司各礦綜放面采用綜合防滅火措施后,效果十分顯著。如興隆莊礦由于積極使用綜合防滅火措施,有效地杜絕了沿空巷道頂板煤炭及相鄰采空區(qū)煤炭自燃,保證了綜放面安全、高效地生產(chǎn)。