機(jī)械化放頂煤開采礦井的防滅火技術(shù)

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)煤礦有50%以上的綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面存在著自燃發(fā)火危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。因此，防滅火技術(shù)的研究工作也是綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面安全生產(chǎn)的關(guān)鍵之一。近幾年來，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦針對(duì)以前在礦井防滅火方面存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真分析和歸納，并且與有關(guān)單位共同開展了科技攻關(guān)，積極應(yīng)用當(dāng)前已有的礦井防滅火適用新技術(shù)，提出解決方案并進(jìn)行了實(shí)施，有效地保障了礦井的安全，取得了良好的效果。

　　1紅外探測(cè)技術(shù)在煤層自燃發(fā)火早期預(yù)報(bào)的應(yīng)用

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司救護(hù)大隊(duì)和山東科技大學(xué)將紅外探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于煤層自燃發(fā)火早期預(yù)報(bào)中,為確定井下高溫火點(diǎn)的位置、及時(shí)采取防滅火措施、消除火災(zāi)隱患及保證礦井安全生產(chǎn)提供了有效的技術(shù)手段。

　　自從采用綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)以來，兗州礦區(qū)已經(jīng)發(fā)生煤層自燃發(fā)火或者隱患26次，其中巷道頂煤及相鄰采礦區(qū)松散煤體發(fā)火或者隱患20次，占發(fā)火總次數(shù)的77%。因此，煤巷煤炭的自燃成為兗州礦區(qū)煤炭自燃的重點(diǎn)防患區(qū)域。雖然他們?cè)诜乐蚊合锩禾孔匀挤矫嫱度肓舜罅咳肆?、物力，但是由于隱蔽高溫點(diǎn)難于準(zhǔn)確定位和自燃溫度難于確定，給礦區(qū)煤炭自燃的預(yù)防帶來了許多不利的影響，因此尋求煤巷隱蔽高溫點(diǎn)的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)是礦區(qū)安全生產(chǎn)中亟待解決的重大課題。將紅外探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于煤層自燃發(fā)火的早期預(yù)報(bào)，較好地解決了這一技術(shù)難題。紅外探測(cè)法的實(shí)質(zhì)是自然界的任何物體只要處于絕對(duì)零度之上就會(huì)產(chǎn)生分子振動(dòng)和晶格振動(dòng)，都會(huì)自行向外發(fā)射紅外電磁波，并形成紅外輻射場(chǎng)。

　　近年來，通過在濟(jì)寧二號(hào)煤礦4301軌道順槽和南屯煤礦1300綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面運(yùn)輸順槽的實(shí)際應(yīng)用，表明利用紅外測(cè)溫儀基本能夠測(cè)出高溫區(qū)區(qū)域位置；從測(cè)試數(shù)據(jù)來看，無論哪個(gè)礦井其上幫紅外電磁場(chǎng)強(qiáng)度一般高于下幫。從理論和實(shí)際情況來看，這一探測(cè)方法是可行的。紅外探測(cè)法通過能量場(chǎng)綜合判斷煤炭的自燃區(qū)域，具有簡(jiǎn)單、迅速、精確的特點(diǎn)，其操作方法較為簡(jiǎn)便、容易為現(xiàn)場(chǎng)職工所掌握。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也發(fā)現(xiàn)一些問題，要進(jìn)一步提高對(duì)煤層自燃發(fā)火早期預(yù)報(bào)的精度必須對(duì)紅外探測(cè)的有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)定，如煤體的輻射系數(shù)及其影響因素、煤體的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱、煤體的原始溫度等，得出易氧化區(qū)段和高溫區(qū)段紅外電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律。

　　2易燃中厚煤層孤島綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面綜合防滅火技術(shù)

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦通過對(duì)4303孤島綜合機(jī)械化開采放頂煤工作面“兩巷”、相鄰采空區(qū)及自身采空區(qū)采取了綜合防滅火的措施，從準(zhǔn)備生產(chǎn)、開始生產(chǎn)至安全撤出設(shè)備歷時(shí)兩年，同時(shí)該礦綜采工區(qū)在該面創(chuàng)出了年單產(chǎn)501萬噸的全國(guó)第一好成績(jī)，為兗州礦區(qū)及其它易燃中厚煤層孤島綜采放頂煤工作面的安全回采積累了經(jīng)驗(yàn)。

　　4303綜合機(jī)械化開采放頂煤工作面為走向長(zhǎng)壁工作面，面長(zhǎng)200m，通風(fēng)方式為U型。該工作面是東灘礦首次開采的“孤島”工作面，在開采的過程中和開采以后，西翼5個(gè)采煤工作面的采空區(qū)連接在一起，造成了礦井西翼復(fù)雜的采場(chǎng)漏風(fēng)，防滅火局面極為不利。

　　東灘礦的經(jīng)驗(yàn)表明，10次自燃發(fā)火有8次發(fā)生在巷道，特別是“兩巷”，這就要求在巷道掘進(jìn)時(shí)采取綜合防滅火措施。4303工作面上、下順槽開掘時(shí)候的綜合防滅火技術(shù)措施如下：設(shè)置注水管路、巷道噴涂防漏、紅外線測(cè)溫儀探測(cè)巷道兩幫、頂板溫度變化、巷道過斷層與冒頂處理、測(cè)溫探頭測(cè)溫、凝膠快速防漏。

　　為了保證4303綜合機(jī)械化開采放頂煤工作面在回采期間及相鄰的區(qū)段不出現(xiàn)自燃發(fā)火事故，他們?cè)诓扇『侠黹_拓布置、開采程序及巷道布置的同時(shí)，還積極有效地采取了采面采空區(qū)埋管壓注黃泥漿、噴灑霧化阻化劑、開采期間的均壓、采空區(qū)溫度探測(cè)、均壓通風(fēng)及氣體檢測(cè)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、向鄰近采空區(qū)的遺煤帶及高溫點(diǎn)打鉆注漿等防滅火技術(shù)措施。其中，由于4303綜采放頂煤工作面的軌道順槽東鄰4302綜采放頂煤工作面的采空區(qū)，僅僅間隔3m煤壁，而且在軌道順槽一側(cè)的采空區(qū)有1條完整的遺煤帶，寬度為5~6m，在超前壓力的影響下，采空區(qū)一側(cè)的煤壁被壓酥從而引起漏風(fēng)造成了局部高溫火點(diǎn)，他們采用在軌道順槽打鉆，通過測(cè)溫探頭確定了高溫區(qū)域，然后在軌道順槽及43運(yùn)輸集中巷打鉆注水、注漿，很快就將火點(diǎn)消滅了。

　　3復(fù)雜構(gòu)造易燃煤層無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面自燃發(fā)火防治

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦開展了復(fù)雜構(gòu)造易燃煤層無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面自燃發(fā)火防治的研究，總結(jié)了復(fù)雜構(gòu)造易燃煤層自燃的影響因素，分析了無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面的防滅火難點(diǎn)和自燃發(fā)火的原因，并且找到了防治的對(duì)策。

　　濟(jì)二煤礦自從開采綜合機(jī)械化放頂煤工作面以來，自燃發(fā)火1次，為巷道頂煤自燃；發(fā)生自燃發(fā)火隱患3次，分別出現(xiàn)在停采線、沿空采空區(qū)松散煤體和工作面開切眼采空區(qū)。此項(xiàng)研究總結(jié)煤層自燃發(fā)火影響因素有：大巷布置在煤層中；煤層厚度變化大；褶曲多，煤層傾角變化大；斷層多，裂隙發(fā)育；無煤柱開采。綜放工作面的防滅火技術(shù)難點(diǎn)在于：煤層自燃發(fā)火期縮短，由3～6個(gè)月縮短到33天；綜放開采丟煤相對(duì)集中，特別是工作面采空區(qū)周邊丟煤量增大；新實(shí)行的順槽及切眼錨網(wǎng)梁加錨索支護(hù)，在支護(hù)強(qiáng)度加大的同時(shí)也為向采區(qū)及切眼長(zhǎng)時(shí)間通風(fēng)供氧創(chuàng)造了條件；無煤柱開采時(shí)，大面積的采空區(qū)連成一片，漏風(fēng)關(guān)系復(fù)雜且不可避免；綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面兩巷沿煤層底板掘進(jìn)，地質(zhì)條件變化時(shí)，巷道頂煤易破碎、冒頂，極易自燃；生產(chǎn)高效快速，對(duì)礦井防滅火工作的安全可靠性提出更高要求。

　　在對(duì)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面發(fā)火原因（包括相鄰采空區(qū)端頭的煤體容易自燃、巷道的頂煤容易自燃、開切眼的遺煤自燃、停采線的遺煤自燃）分析的基礎(chǔ)上，他們提出了綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面自燃發(fā)火的綜合防治技術(shù)，諸如噴漿堵漏技術(shù)、密集淺孔注凝膠技術(shù)、膜分離制氮裝置注氮防滅火技術(shù)（臨面采空區(qū)防火、后部采空區(qū)防火）、膠體泥漿快速滅火技術(shù)、快速堵漏（密閉）泡沫技術(shù)、煤巷近距離紅外探測(cè)火源技術(shù)等防治措施，為無煤柱開采綜放面的安全生產(chǎn)提供了保障。

　　4超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面煤層自燃火災(zāi)防治

　　西安科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司在確定超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面煤層自燃危險(xiǎn)區(qū)域的基礎(chǔ)上，提出了有針對(duì)性的高效綜合防滅火技術(shù)體系，建立了超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面煤層自燃火災(zāi)快速應(yīng)急防滅火系統(tǒng)，成功地對(duì)興隆莊煤礦4324超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面煤層自燃火災(zāi)進(jìn)行治理，為超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面的安全生產(chǎn)提供了重要的技術(shù)保障。

　　此項(xiàng)研究指出：根據(jù)煤層自然發(fā)火的特點(diǎn)，當(dāng)空間小且火勢(shì)較小時(shí)，利用以高分子復(fù)合膠體、輕型壓注機(jī)和快速打鉆機(jī)具為主的快速防滅火系統(tǒng)，可以迅速控制及撲滅局部小范圍火災(zāi)；當(dāng)空間范圍大且火勢(shì)猛時(shí)（如采空區(qū)浮煤發(fā)生自燃火災(zāi)），建立以惰泡壓注裝置、注氮系統(tǒng)和快速打鉆機(jī)具為主的快速應(yīng)急防滅火系統(tǒng)，迅速控制火災(zāi)的發(fā)展，為確定火源位置以及采用綜合治理技術(shù)徹底撲滅火災(zāi)贏得時(shí)間?？焖贉缁鹣到y(tǒng)的關(guān)鍵是快速有效地向火區(qū)施工滅火鉆孔。尤其是超長(zhǎng)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面采空區(qū)浮煤自然發(fā)火后，高溫區(qū)域廣、埋藏深，分布在工作面“兩道”，施工鉆孔難度很大，應(yīng)用一次成孔鉆具可以解決向采空區(qū)松散煤體施工鉆孔的技術(shù)難題。通常在現(xiàn)場(chǎng)有水、電時(shí)，設(shè)備和材料到達(dá)指定地點(diǎn)10min內(nèi)就能投入滅火工作。

　　火區(qū)治理以膠體防滅火技術(shù)直接滅火為核心，以壓注惰泡及注氮惰化控制火區(qū)為關(guān)鍵，以及采取諸如均壓、堵漏等防滅火方法相結(jié)合的綜合治理，分控制火勢(shì)、直接滅火及封閉滅火三個(gè)階段?？刂苹饎?shì)主要采取控制漏風(fēng)、注膠滅火與注氮惰化控制采空區(qū)相結(jié)合的滅火措施；直接滅火主要通過快速向火區(qū)打鉆，向火區(qū)壓注膠體泥漿封堵滅火，如果火勢(shì)有所發(fā)展，則必須對(duì)工作面進(jìn)行封閉；封閉滅火主要采用均壓降低工作面上下頭兩側(cè)風(fēng)壓差減少漏風(fēng)，注氮與注惰泡相結(jié)合惰化并控制火區(qū)，壓注膠體泥漿充填采空區(qū)的直接滅火區(qū)等綜合治理措施。

　　5短壁輕型綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面的綜合防火

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司楊村煤礦通過對(duì)防滅火的綜合研究與應(yīng)用，確定了工作面的最佳通風(fēng)和防滅火技術(shù)方案，保證了短壁輕型綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面的安全回采。

　　由于短壁輕型綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面采空區(qū)內(nèi)的氧化帶寬度大，加之該煤層自燃發(fā)火期較短，所以預(yù)防自燃發(fā)火工作的難度很大。

　　他們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)研究結(jié)果，對(duì)不同區(qū)域有針對(duì)性地采取防火措施。工作面“兩道兩線”的防火以泥漿為主要原料，并添加少量的化學(xué)藥劑形成不易脫水的膠體材料，既能阻止殘煤氧化又能充填堵漏。利用現(xiàn)有注漿站，在地面注漿站的泥漿池中加入一種輔助材料，然后利用井下輔助材料供給系統(tǒng)（距工作面100m）加入另一種輔助材料，形成膠體泥漿防火系統(tǒng)。輔助材料選擇成膠效果好、成本較低的水玻璃和鋁酸鈉，使用濃度分別為5%和2%，成膠時(shí)間2～3min。正常開采期間的采空區(qū)防火，采用提高工作面推進(jìn)速度和合理的通風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)。如果推進(jìn)速度低，則實(shí)施汽霧阻化、在進(jìn)風(fēng)隅角堆放沙袋堵漏等措施。阻化劑以工作面漏風(fēng)風(fēng)流為載體，隨風(fēng)流漂移到采空區(qū)中，附著在殘煤表面，阻止煤的氧化，達(dá)到抑制或延遲煤炭自燃的目的。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件在進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)立移動(dòng)式霧化泵站，隨著回采工作面的推進(jìn)不斷移動(dòng)。霧化器布置在工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)隅角，沿途布置Φ25高壓膠管。通過對(duì)阻化率測(cè)定，采用氯化鎂做阻化劑，濃度15%～20%，殘煤用液量為30～50kg/t。由于該工作面長(zhǎng)度短，頂板不易冒落，必然增加向采空區(qū)的漏風(fēng)量，故選用爐渣作為堵漏風(fēng)材料，在工作面后的軌道順槽和膠帶順槽內(nèi)每隔60m用爐渣袋設(shè)立隔離墻，有利于采空區(qū)的防火。

　　6綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面撤面期間的防火措施

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司楊村煤礦307綜合機(jī)械化開采放頂煤工作面可采范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，煤層自然發(fā)火期3～6個(gè)月，為易自燃發(fā)火煤層，煤塵本身具有爆炸性。由于該面停采線中間有落差3.5m的斷層，嚴(yán)重地影響了液壓支架回撤的速度和防滅火安全。為此，他們采取了一系列措施，有效地防治了撤面期間的采空區(qū)自然發(fā)火，保證了307綜放工作面設(shè)備的順利撤除。

　　首先是在工作面距停采線100m的時(shí)候提前做好預(yù)防性措施，在進(jìn)風(fēng)順槽安設(shè)阻化多用泵以實(shí)施汽霧阻化，在采煤面的后部采空區(qū)埋設(shè)束管對(duì)有害氣體實(shí)施連續(xù)監(jiān)測(cè)，有效地阻止了采空區(qū)浮煤的氧化；由于工作面的風(fēng)量大使得采空區(qū)的漏風(fēng)量增加和氧化帶的范圍變寬，因此在保證有害氣體和溫度不超限、風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》的前提下盡可能及時(shí)降低工作面的風(fēng)量；停采以后，在上下隅角的液壓支架尾梁處分別砌筑370mm的密閉墻，墻體的上部預(yù)留注漿管路，通過注漿鋼管向下隅角灌注膠體泥漿，有效地堵塞了采空區(qū)的漏風(fēng)通道；根據(jù)斷層處頂板破碎、漏風(fēng)嚴(yán)重的特點(diǎn)，對(duì)斷層及其前后10m范圍內(nèi)進(jìn)行噴涂，共噴涂原料600kg，有效地封閉了斷層及其周圍的漏風(fēng)通道；隨撤架隨對(duì)液壓支架處及停采線其余空間均勻地撒灑阻化劑，一般撒灑量為2.5kg/，起到了比較好的預(yù)防作用；為了防止浮煤氧化，停采以后盡可能清理底板及架內(nèi)的浮煤，技術(shù)部門認(rèn)真地繪制停采線剖面，以便封閉以后合理地安排注漿；在兩順槽高的一側(cè)沿著停采線的煤壁敷設(shè)注漿管路至另一側(cè)，中間每隔10m設(shè)一個(gè)三通，及時(shí)澆注阻化泥漿，撤面結(jié)束以后盡快于停采線5～10m處砌筑永久密閉墻，可以比較好地封閉停采線；沿著307聯(lián)絡(luò)巷垂直于停采線每隔20m打一個(gè)直徑為40mm的鉆孔，鉆孔的最前端為1m的花管，保證了注漿擴(kuò)散的范圍。

　　7綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面及相鄰采空區(qū)煤炭自燃防治

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦實(shí)行以防為主和綜合治理的防滅火措施，連續(xù)多年杜絕了綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面及相鄰采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火現(xiàn)象。

　　①為了防治自燃發(fā)火，首先采取一些超前預(yù)防措施，比如向有發(fā)火的隱患點(diǎn)打鉆孔，進(jìn)行注水、注漿、MEA、羅可休、粉煤灰和噴灑阻化劑等。

　　②綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面生產(chǎn)時(shí)兩端頭液壓支架難以放落頂煤而在相鄰采空區(qū)造成一定厚度的丟煤帶，鉆孔沿用巷道靠采空區(qū)側(cè)上、下布置，每組打2個(gè)鉆孔，每組相鄰鉆孔間隔5～10m。鉆孔深度和角度應(yīng)能使?jié){液將丟煤帶全部覆蓋，以此隔斷供氧通道，防止煤炭繼續(xù)氧化。

　?、廴绻谏a(chǎn)的工作面上有氧化聚熱的煤體，則要采取打鉆孔下套管的措施。套管為1″鋼管，長(zhǎng)度1.5～2m。套管頭部有便于插入鉆孔的鋼錐。前部鉆桿設(shè)有若干0.2～0.3mm小孔。鉆孔用快速水泥加棉紗封堵，防止注防火材料時(shí)泄出。鉆桿尾部焊有高壓快速接頭與注漿系統(tǒng)連接，利用高壓泵壓注防火材料和降溫堵漏，阻止煤炭連續(xù)供氧過程，達(dá)到防火的目的。

　?、転榉乐股a(chǎn)中的工作面發(fā)火，采用隨采隨注的方法。在綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面上、下隅角每隔30m打隔離沙袋垛墻，鋪設(shè)一路3″注漿管。根據(jù)工作面推進(jìn)速度隨時(shí)注漿、粉煤灰或其它防火材料，有效解決工作面后方采空區(qū)的自燃發(fā)火隱患。

　　⑤該礦采用綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)，采空區(qū)在生產(chǎn)開始階段留下很多浮煤，氧化聚熱比較快。如果推進(jìn)速度慢，采空區(qū)后部空間較大并有足夠時(shí)間，給防滅火工作帶來很大隱患，所以要進(jìn)行噴灑阻化劑。噴灑阻化劑主要在自燃煤層回采的開始及停采線50m范圍內(nèi)實(shí)施。阻化劑必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配制，要均勻噴灑。噴灑量根據(jù)遺煤的溫度和丟失的煤量而定，對(duì)新工作面順利開采起到了防滅火的好效果。

　　8易燃厚煤層機(jī)械化放頂煤開采工作面采空區(qū)自燃發(fā)火治理

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦針對(duì)綜合機(jī)械化開采、綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面走向起伏變化較大或負(fù)坡開采的工作面在預(yù)防性灌漿不能充分發(fā)揮作用時(shí)，采用工作面進(jìn)回風(fēng)隅角合理分段砌筑防火隔離墻以及采空區(qū)埋管注氮惰化等綜合措施，簡(jiǎn)便易行、適應(yīng)性強(qiáng)、效果明顯。

　　4303綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面采空區(qū)產(chǎn)生高溫點(diǎn)后，他們采用了“隅角堵漏、注氮惰化、均壓控制、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定系統(tǒng)、快速撤面、及時(shí)封閉”的治理方案，一氧化碳濃度從589ppm下降至22ppm，乙烷濃度從34ppm逐漸消失；進(jìn)風(fēng)隅角一氧化碳濃度從234ppm降為零，乙烷濃度從18ppm逐漸消失；回風(fēng)隅角一氧化碳濃度從118ppm降為14ppm，乙烷濃度從8ppm逐漸消失。根據(jù)以上結(jié)果可以看出；高溫火點(diǎn)得到了有效的控制，取得了顯著的效果。5304綜合機(jī)械化開采工作面采空區(qū)產(chǎn)生高溫火點(diǎn)后立即采取工作面減壓降壓措施，在回風(fēng)巷建調(diào)節(jié)風(fēng)窗限風(fēng)，將工作面風(fēng)量由860/min降為300/min左右。并且，在第二切眼東頭建立風(fēng)障一道，在第二切眼以南的工作面回風(fēng)側(cè)設(shè)置全斷面柵欄、懸掛標(biāo)志禁止人員入內(nèi)。減風(fēng)后回風(fēng)流一氧化碳降低為600左右。為了加快消除高溫點(diǎn)和確保跳面工作順利進(jìn)行采取在進(jìn)風(fēng)隅角噴涂艾格勞尼進(jìn)行封堵，并埋管注氮惰化采空區(qū)。在采空區(qū)高溫點(diǎn)熱風(fēng)壓作用下，于進(jìn)風(fēng)隅角處發(fā)現(xiàn)一氧化碳。為了創(chuàng)造良好的撤架環(huán)境，防止一氧化碳進(jìn)入工作面，采取在進(jìn)風(fēng)隅角封閉處挖一個(gè)洞，安設(shè)28kW風(fēng)機(jī)一臺(tái)，連接Φ600mm風(fēng)筒300m。風(fēng)筒出風(fēng)口接到第二切眼以東回風(fēng)流中，將進(jìn)風(fēng)隅角處一氧化碳抽排到工作面回風(fēng)流中。通過采取上述措施后，有效地控制了一氧化碳的涌出，確保了跳面工作的順利進(jìn)行。新的工作面安裝完畢后，在第二切眼后部尾巷分別建立密閉墻各一道，對(duì)第二切眼后部采空區(qū)進(jìn)行永久性封閉，直至該工作面安全開采完畢。

　　9綜合機(jī)械化放頂煤開采順槽自燃發(fā)火綜合防治

　　無煤柱綜放開采是提高煤炭回采率的主要措施之一。由于這種采煤工藝的順槽沿空側(cè)松散煤體空隙比較大，采用表面聚胺酯噴涂和采空區(qū)均壓已經(jīng)不能夠解決問題。為此，山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦研究出了一種新型的行之有效的無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采順槽沿空側(cè)松散煤體及臨面采空區(qū)遺煤自然發(fā)火的綜合防治技術(shù)——復(fù)合膠體泥漿固水降溫快速滅火技術(shù)和井下移動(dòng)式膜分離制氮注氮技術(shù)。

　　復(fù)合膠體泥漿是利用水玻璃作基料。以碳酸氫鈉、碳酸鈉等作促凝劑，以黃泥漿作充填劑而構(gòu)成的一種新型滅火材料。其作用原理是：水玻璃與促凝劑結(jié)合以后形成硅膠，但是硅膠的內(nèi)部充滿了黃泥漿和水，硅膠起到了骨架的作用，黃土起著稠化充填的作用——增加膠體的強(qiáng)度、耐濕性能和有效期，同時(shí)把易于流動(dòng)的水固封在硅膠的內(nèi)部，從而形成了復(fù)合膠體泥漿。

　　復(fù)合膠體泥漿的熱穩(wěn)定性比純硅膠體更好，在高溫火炭中不熔化，失水速度很慢，并且能夠大量地吸收周圍松散煤體的氧化熱量，降低煤體的溫度。此外，復(fù)合膠體泥漿的耐壓穩(wěn)定性也隨著含土量的增加而提高。它不僅能夠固水吸熱降溫，而且能夠充填碎煤的間隙，使得煤氧隔離而窒息。即使高溫蒸烤最終使其失去全部水分，仍然有25%左右的黃土和二氧化硅留在縫隙中起到防火的作用。所以，復(fù)合膠體泥漿尤其適用于高位火區(qū)和大面積火區(qū)的防火。同時(shí)，他們還采用了井下移動(dòng)式膜分離制氮裝置，采取間隔方式從沿空順槽向鄰面采空區(qū)大量注入氮?dú)?。效果檢測(cè)表明：在沿空順槽側(cè)形成了一條寬45m的較穩(wěn)定惰化帶；惰化帶鉆孔取氣樣分析，結(jié)果氧氣濃度下降到10%以下；從自燃征兆點(diǎn)鉆孔取氣樣分析，CO氣體消失。專家們認(rèn)為：此項(xiàng)成果值得借鑒和大力推廣。

　　10無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采條件下煤層自燃發(fā)火防治

　　隨著無煤柱綜合機(jī)械化開采技術(shù)的推廣，煤層自燃發(fā)火呈現(xiàn)出與分層綜合機(jī)械化不同的特點(diǎn)。兗州礦區(qū)從實(shí)際出發(fā)，針對(duì)綜合機(jī)械化放頂煤開采易發(fā)火區(qū)域的發(fā)火原因及技術(shù)難點(diǎn)，開發(fā)應(yīng)用了多種防滅火新材料、新技術(shù)，形成了綜合機(jī)械化放頂煤開采條件下的一整套防滅火技術(shù)。

　　無煤柱綜合機(jī)械化放頂煤開采條件下沿空順槽松散煤體自燃的綜合防治的關(guān)鍵技術(shù)如下：

　　①聚胺酯噴涂堵漏技術(shù)。該材料是由黑白兩種原料經(jīng)混合發(fā)泡后形成的一種泡沫狀物質(zhì)解決了傳統(tǒng)的水泥砂漿堵漏所固有的易壓裂、施工工藝與綜掘施工相互干擾等缺點(diǎn)，特別適合于綜掘沿空掘進(jìn)巷道。

　　②密集淺孔注凝膠技術(shù)。凝膠是由主劑和促凝劑經(jīng)混合反應(yīng)而形成的，解決了黃泥漿等傳統(tǒng)防滅火材料解決不了的巷道頂煤自燃等難題。其混合液在凝固前粘度近似于水，可滲透到煤和巖石裂隙中；成膠后粘度則是水的1500倍，能有效地防止漏風(fēng)。

　?、劬乱苿?dòng)式膜分離制氮裝置注氮技術(shù)。兗州礦區(qū)由于綜放工作棉推進(jìn)速度快，其后部采空區(qū)自然發(fā)火的可能性小，放火重點(diǎn)是鄰近采空區(qū)，因此以注入氮?dú)鉃橹?，以均壓、沿空堵漏措施為輔，綜合防治綜放面鄰近采空區(qū)遺煤發(fā)火。

　?、荛_發(fā)應(yīng)用注惰化阻化劑技術(shù)。惰化阻化劑兼有阻化和惰化兩種功能。當(dāng)煤溫上升到50℃以上時(shí)，注入煤體的溶液開始吸熱汽化，產(chǎn)生的惰性氣體充塞煤體裂隙，阻礙煤自燃過程的發(fā)展。

　?、蓍_發(fā)應(yīng)用膠體泥漿快速滅火技術(shù)。膠體泥漿是在凝膠基礎(chǔ)上開發(fā)的，利用基料、促凝劑的凝膠作用，以黃泥漿作充填劑，增加膠體強(qiáng)度、耐溫性能和有效期限。在黃泥灌漿系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立的大流量連續(xù)注膠工藝，對(duì)撲滅大面積火區(qū)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　11煤巷錨網(wǎng)支護(hù)的礦井自燃發(fā)火原因及防治

　　兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司興隆莊煤礦目前開采的3層煤為近水平特厚煤層，煤層平均厚度8.65m，有自燃發(fā)火傾向性。自燃發(fā)火期為65天，發(fā)火等級(jí)為一級(jí)，煤層有爆炸危險(xiǎn)性，煤的揮發(fā)份指數(shù)為39.8%。1992年開始使用綜合機(jī)械化開采放頂煤工藝，煤巷掘進(jìn)采用錨網(wǎng)支護(hù)，自燃發(fā)火的規(guī)律有所改變。最近，他們對(duì)礦井自燃發(fā)火的原因進(jìn)行了分析，提出了針對(duì)性的措施，為今后礦井自燃發(fā)火防治工作提供了經(jīng)驗(yàn)。

　　他們對(duì)綜合機(jī)械化放頂煤開采工作面防治自燃發(fā)火的認(rèn)識(shí)如下：

　?、俾?lián)絡(luò)巷、溜煤眼等直接與鄰近采空區(qū)相通的地點(diǎn)打砂袋垛，緊貼砂袋垛封閉堵漏；附近巷道噴水泥沙漿堵漏；對(duì)可能產(chǎn)生漏風(fēng)通道的區(qū)域施工鉆孔，壓注凝膠、膠體泥漿堵漏，均能產(chǎn)生比較理想的效果。

　　②對(duì)開切眼和停采線因施工絞車窩形成的通道，采取砂袋充填、砂袋外噴水泥的堵漏措施，并對(duì)附近的巷道噴漿堵漏、施工鉆孔、壓注凝膠膠體泥漿，也可以撤面后在下頭面口以外建閉墻，閉墻以里大量壓注膠體泥漿。

　　③煤巷中頂板破碎地點(diǎn)加強(qiáng)防滅火觀測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)CO濃度持續(xù)上升，可以采取噴漿堵漏，并施工鉆孔和壓注凝膠。

　?、苊合镤伨W(wǎng)支護(hù)要結(jié)合實(shí)際、注重質(zhì)量，首先從頂板穩(wěn)定性優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，保證煤巷頂板的完整性。

　?、輰?duì)煤巷中的高冒區(qū)，采取噴漿堵漏，并施工鉆孔和壓注凝膠。

　?、迣?duì)出現(xiàn)明火及高溫點(diǎn)區(qū)域，首先采取施工鉆孔、壓注黃泥漿與高壓水的方法，降溫后再壓注凝膠封堵漏風(fēng)通道。

　?、哒J(rèn)真加強(qiáng)特殊地段的采煤管理，確保采煤速度，一般來說日推進(jìn)速度不得少于1m，盡最大限度減少丟煤量。

　?、喙ぷ髅嫱２梢院蠹皶r(shí)撤面，并對(duì)高溫點(diǎn)采取向支架后部施工鉆孔和壓注凝膠、膠體泥漿的措施。