综合防灭火技术在综放工作面的应用研究

２０１５年第７期（总第１１８期）　纷；ｊＩ与　钍　ＥＮＥＲＧＹ　ＡＮＤ　ＥＮＥＲＧＹ　ＣＯＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ　２０１５年７月　

综合防灭火技术在综放工作面的应用研究　贺　峰　（阳泉煤业集团晋北煤矿企业管理有限公司，山西忻州０３４０００）　摘要：根据元堡煤矿１９０１综放工作面火灾防治的特点，提出一些综合防灭火技术措施。通过技术集成与示范，达到　高起点、少投入、强效果，形成一套完整的火灾防治技术体系，保证矿井安全生产。　关键词：　综放工作面；综合防灭火；安全生产　中图分类号：ＴＤ８２１　文献标识码：　Ａ　文章编号：　２０９５—０８０２一（２０１５）０７—０１４０—０２　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｆｉｒｅ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｆｕｌｌｙ　Ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　Ｆａｃｅ　

ＨＥ　Ｆｅｎｇ　（Ｊｉｎｂｅｉ　Ｃｏａｌ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｑｕａｎ　Ｃｏａｌ　Ｉｎｄｕｓｔ￣Ｇｒｏｕｐ，Ｘｉｎｚｈｏｕ　０３４０００，Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　１９０１　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｉｎ　Ｙｕａｎｂａｏ　Ｃｏａｌ　Ｍｉｎｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｓｏｍｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ，ｗｅ　Ｃａｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｈｉｇｈ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ｌｅｓｓ　ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｔｒｏｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｆｏｒｍｅｄ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｕｌｌｙ　ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ　ｃａｖｉｎｇ　ｆａｃｅ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｆｉｒｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ　

０　引言　综放工作面易自燃问题已成为井下安全生产的一　个主要威胁。本文通过分析１９０１综放工作面的地质情　况，得出１９０１综放工作面火灾防治特点。通过建立煤　层自燃预报系统，确定自燃发火区域，并对发火区域　进行自燃三带发火观测，提出１９０１综放工作面综合防　灭火技术。　

１工作面概况　元堡煤矿现开采９　煤层，该煤层顶板底板以砂质　泥岩、泥岩为主，结构稳定煤层平均厚度１４．３３　ｍ，　采用综合机械化放顶煤采煤法。１９０１３２作面为该煤层　首采工作面，工作面２条顺槽均沿煤层底板布置在煤　层中。　

２　１９０１综放工作面火灾防治特点　１９０１综放工作面火灾防治特点：ａ１经鉴定９　煤层　吸氧量为０．７４　ｃｍ３／ｇ，自燃倾向性等级Ｉ类，为易自　

收稿日期：２０１５—０２—１５　作者简介：贺　峰，１９８６年生，男，山西忻州人，２０１４年毕业　于中国矿业大学（北京）采矿专业，助理工程师。　

・１４０・　

燃煤层，最短自然发火期为６４　ｄ；ｂ）煤层厚度大，平　均煤厚１４．３３　ｍ，局部最厚达￣ｌＪ２０　ｍ，采放比为１：３；　Ｃ）由于煤层厚，采放比大，工作面推进速度较慢，易　于造成采空区遗留浮煤的自然氧化；ｄ）采掘空间大，　顶板冒落后形成的采空区空间较大；ｅ１　１９０１工作面采　空区遗煤在通风的高负压区段，漏风很难杜绝，易导　致遗煤自然发火。　

３综合防灭火技术措施　１９０１综放工作面开采煤层厚度４．４９　ｍ～２０．２０　ｉｎ，　平均１４．３３　ｍ，采放比平均达到１：３，工作面推进速度　较慢，采空区浮煤多；开切眼、运输巷、回风巷成型　时间长和停采期间因撤架完成封闭的时间长，同时　“两道两线”的丢煤量大。因此，搞好首采面防灭火　工作是元堡煤矿实现安全高产高效的关键ｆｌ＿。　拟采取的防灭火技术方案是：ａ）采用自然发火预　测预报技术，建立自然发火预测预报指标体系；ｂ）确　定采空区易于自燃发火区域并对自燃发火区域的自燃　“三带”进行现场考察和计算机模拟，以确定工作面　最佳供风量和工作面最低推进速度；Ｃ）采空区易于自　燃发火区域的注Ｎ　，主要目的是惰化采空区内空气，　起到防火作用；ｄ）对采空区、两巷高冒、煤壁等易于　发火区域实施密闭技术和灌浆防灭火技术，主要起到　２０１５年第７期　贺峰：综合防灭火技术在综放工作面的应用研究　２０１５年７月　控制火势及灭火效果；ｅ）对采空区、两巷高冒、煤壁　易于发火区域注ＭＥＡ（乙醇胺），主要起到控制火势　及灭火效果。　以上几种防灭火技术的有机结合组成一套综合防　灭火措施。其中采空区注Ｎ　技术、密闭技术及堵漏风　技术主要起到防止自燃的防火作用，在易于发火区域　及出现发火迹象后的区域采用以灌浆防灭火技术为主、　注ＭＥＡ防灭火技术及密闭技术为辅的防灭火方法。　３．１建立煤层自然发火预测预报指标及其预测预报系统　目前国内用于监测火灾的系统有两种：ａ）井下型　火灾束管监测系统；ｂ）地面色谱束管火灾监测系统。　本系统选用ＪＳＧ６型矿井火灾束管监测系统［２１。　ＪＳＧ６矿井火灾束管监测系统具有的主要功能有：　ａ）能实现对井下自燃标志气体的连续、在线分析，提　供的指标气体报警设置功能可在实现井下火灾标志气　体连续监测的基础上，实现无人职守管理；ｂ）系统采　用先进可靠的样品采集装置，装置可靠性高，且能实　现远程自动监测和控制。　３．２确定采空区易于自燃发火区域并对自燃发火区域　的自燃三带现场观测　根据有关煤层自燃发生机理的研究，将采空区划　分为三带，由里往外依次为窒息带、氧化带和冷却带，　冷却带深度一般为２０　ｉｎ，氧化带深度一般为２０　Ｉｎ～７０　ｎｌ。矿井建设时，应委托相关科研单位对三带位置进　行专项论证，以确保安全生产。　根据以上束管观测结果，结合采空区流场的计算　机模拟，确定工作面采空区自燃“三带”，从而确定　工作面最佳供风量和工作面最低推进速度［３］。　３．３采空区易于自燃发火区域注Ｎ：惰化采空区的防火　技术　本措施针对１９０１工作面采空区、煤巷高冒区的防　灭火，通常情况下在灌浆方法不适用或防灭火效果不　显著时采用，注氮系统采用地面固定式注氮系统。　注氮系统采用３台ＫＧＺＤ一１５００型地面固定制氮机，　２台工作，１台备用。每次注Ｎ２量应根据采空区中０２浓　度确定，Ｏ：浓度大于７％时开始注Ｎ：，小于７％时停止　注Ｎ　。注Ｎ：同时必须加强均压和堵漏，控制火区漏风；　并探明火源位置，向火源点范围连续注入。　３．４预防性灌浆防灭火　１９０１工作面采用综采放顶煤工艺，灌浆量大，因　此选用地面集中灌浆系统。１９０１Ｉ作面设计采用埋管　灌浆和洒浆相结合的方法，即在工作面上顺槽布置灌　浆管路，采用随采随灌工艺；在工作面倾斜方向布置　洒浆管。对于局部煤层自燃地点也可采用打钻灌浆的　方法。　灌浆材料采用细粒化后的黄土，土源来自地面取　土场，灌浆用水的水源取自处理后的井下排水。泥浆　输送时采用灌浆泵向管路中输送泥浆，输送管路沿回　风斜井敷设。泥浆输送线路为：地面黄泥灌浆站一回　风斜井＿＋９号煤辅助运输大巷一一盘区辅助运输大　巷　工作面顺槽＿＋１９Ｏ１工作面。注人采空区浆液中的　水一部分会滞留在灌浆区下部空间，在灌浆区应根据　情况建立完善的疏水系统。　３．５　ＭＥＡ高分子阻化泡沫防灭火技术　在１９０１Ｉ作面回采过程中，遗留浮煤主要分布于　上下煤壁两侧区域，因此，尽量减少上、下煤壁两侧　区域的浮煤堆放是减少采空区自然发火的有效措施。　对于这些堆放的浮煤，尤其是上、下隅角的浮煤，最　佳处理办法就是将悬浮浆液灌人采空区，覆盖、封　堵、惰化这些遗留浮煤，使其失去自燃氧化性。工作　面采空区压注ＭＥＡ阻化泡沫可采用以下三种方式：ａ）　在支架处插管压注ＭＥＡ阻化泡沫；ｂ）工作面两巷钻孔　压注ＭＥＡ浆液；ｃ）ＭＥＡ阻化泡沫处理采空区浮煤。　３．６有针对性的防灭火措施　在工作面回采不同时期均存在易发火时期，所以　应针对不同时期实施有针对性的防灭火措施。１９０１工　作面开采煤层厚，初采期采空区冒落不够严实，采空　区漏风较明显，因此降低漏风是初采期防止采空区遗　煤自燃的首要任务。工作面推过开切眼进入氧化带　后，应向开切眼区域注入Ｎ：，使该区域得到惰化。当　工作面因故停采和推进速度慢时，应加强上、下隅角　和支架上方自然发火预测预报工作；如出现较长时间　的停采，每天应向采空区氧化带进行连续２４　ｈ注Ｎ　。　工作面停采撤架时，在保证工作面和回风巷瓦斯不超　标的情况下，应尽可能降低工作面通风量，并进行每　班连续检测，此时应进行采空区连续注Ｎ　和灌浆。　

４结语　根据元堡煤矿１９０１综放面的实际情况，通过现场　调研并结合实测分析，提出采空区注Ｎ　和密闭技术及　堵漏风技术等综放工作面综合防灭火技术。通过实施　该技术，１９０１工作面已安全回采，工作面未发生自燃　现象。通过防治煤层自燃发火实践，基本摸索出晋北　公司防治煤层自燃发火的技术途径，积累了初步的实　践管理经验，公司所属煤矿在２０１４年度未发生煤层自　燃和ＣＯ超限现象。　参考文献：　［１］　吕锡田．综放工作面开采综合防灭火研究［Ｊ］．煤矿安全，１９９６　（３）：９－１１．　。　［２］孙国清．综放工作面采空区综合防灭火技术［Ｊ］．建井技术，　２００５（１ｏ１：５－８．　［３］　王帅领，张炜．综合防灭火技术在１０４ｌ４工作面的应用［Ｊ］．　矿业研究与开发，２０１２（１０）：６３—６６．　（责任编辑：高志凤）　

・１４１・