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【摘 要】枣泉煤矿12206综放工作面因CO气体浓度超限,2010年1月进行了封闭,4月初施工专用防灭火措施巷,向采空区施工长、短钻孔,覆盖整个工作面支架后方7.5m-15m采空区范围。通过钻孔共向采空区注入高分子胶体约19275kg,注入复合胶体约4325kg,注水约6145m3,注入黄泥浆约4351m3,利用采空区埋管注氮961142m3。实践证明,通过采取综合防灭火措施,结合矿井火灾监测系统,对封闭区域温度及气体情况进行分析,实现了工作面的成功启封,保障了工作面的正常接替。
【关键词】煤矿;综放面;回撤;综合防灭火
随着综采放顶煤开采技术的推广应用,受开采强度高、采空区遗煤多等因素影响,停采撤架时间较长,如不及时采取有效的防灭火技术措施,则易发生矿井采空区和局部区域的自燃事故,导致工作面的封闭,影响矿井的正常安全生产。因此,在矿井停采撤架期间,采取有效的综合防灭火措施,对安全生产具有十分重要的意义。
1.矿井概况
枣泉煤矿位于宁夏回族自治区灵武市宁东镇,为低瓦斯、低二氧化碳矿井。矿井所采煤层均有爆炸危险性,煤的自燃倾向性为I类,属易自燃煤层,最短自然发火期仅为35天,矿井通风方式为分区式通风,通风方法为抽出式。
12206工作面位于12采区北翼,工作面走向1588m,倾向长250m,煤层厚度8m,采用综采放顶煤开采,沿底板开采,2008年10月13日开始回采,2009年12月2日开采完毕。由于工作面CO气体浓度超限,2010年1月5日对工作面进行封闭(图1),1月6日矿组织在风巷距离工作面煤壁16m处施工了一道临时密闭,距离临时密闭500mm处施工了一道厚度500mm的料石密闭,闭面进行了喷浆处理,并在两道密闭间灌注瑞米充填材料进行堵漏,机巷在原有厚度为1000mm料石密闭的基础上,距离该密闭5m处又施工了第二道厚度为1000mm的永久密闭,两道密闭间距为500mm,灌注充填材料进行堵漏,闭面进行了喷浆处理。
2.防灭火技术措施
工作面封闭初期,机巷密闭内CO最高达9850ppm后,在工作面风巷增加了一趟4寸注氮管路,工作面风、机两巷同时进行注氮,3月10日后工作面密闭内CO降至10ppm以下,氧气浓度降至2.0%以下,密闭内外压差为270Pa,温度为16℃~18℃。
2010年4月4日至5月10日组织施工了长度为260m的专用防灭火措施巷,5月13日~5月28日在措施巷向工作面支架后方施工了60个高位钻孔,边打孔边注水、注胶,其中长孔13个,短孔49个。长孔终孔位置为支架后约15m范围,采取先灌水后灌注复合胶体;短孔终孔位置为支架后约7.5m范围,采取先灌水后灌注高分子灭火胶体。截止6月20日,工作面防灭火措施工程全部结束,向采空区注入高分子胶体约19275kg,注入复合胶体约4325kg,注水约6145m3,注入黄泥浆约4351m3,利用采空区埋管注氮961142m3。
工作面封闭前,20#支架架间温度最高,达到30.1℃,采取防灭火措施后稳定在18.5℃。钻孔、风机两巷闭内气体采样结果为:O2浓度稳定在5.0%以下;C2H6、C2H2、C2H4浓度为0,CO浓度稳定在10ppm以下,机巷出水温度稳定在20℃以下。符合《煤矿安全规程》工作面启封的相关要求。
3.12206工作面防灭火效果评价
3.1钻孔气体变化分析
根据钻孔施工现场数据和人工采样数据,钻孔施工完毕后,从部分钻孔内涌出微量CO,浓度最高达到11ppm;从工作面70#支架和20#支架、机巷密闭内、风巷密闭内、风巷上隅角等5处预埋的束管检测结果看,CO浓度一直稳定在10ppm以下。经钻孔自上而下注水、注胶、灌浆、注胶体泥浆的措施后,采空区CO呈下降趋势,趋于平稳,最高浓度为8ppm。
3.2钻孔温度变化状态分析
封闭前,工作面20#、70#支架间温度最高,分别为30.1℃和28.3℃,经过注胶、注水和黄泥灌浆处理后,根据措施巷20#、70#支架后方7m范围施工的两个测温孔测定,温度稳定在18.5℃和15.8℃左右,采空区温度变化趋势平缓,且总体呈下降趋势。
3.3机巷出水温度
根据水温的检测,机巷出水温度逐渐下降,在采空区内部出水温度相同的前提下,说明采空区内部高温区域温度逐渐降低,采空区气体温度整体呈现下降趋势。
3.4防灭火效果综合评价
从以上温度及气体趋势来看,工作面封闭区域温度已下降到20℃以下,并呈稳定趋势;钻孔内CO浓度保持在10ppm以下。12206工作面封闭后所采取的各项防灭火措施取得了成效,在工作面启封后可根据现场实际情况制定相应措施进行防治。工作面启封后,对架间局部温度异常点顶部进行注水,在措施巷内对应位置施工钻孔,选择相应的灌注材料进行防治。
4.结 语
枣泉煤矿12206工作面已于2010年6月成功启封,保证了工作面的正常接替。通过采取综合防灭火技术措施,降低了密闭内的CO浓度及火区温度,为工作面的安全回撤创造了有利条件。矿井防灭火是一项复杂的系统工程,单一的某项防灭火措施存在很大的局限性,应采用综合防灭火技术措施来治理火区,达到礦井高效率防灭火和安全生产的目的。参考文献
[1]郝宇,叶正亮,王长元.超厚煤层综放工作面停采撤架期间防灭火技术研究[J].矿业安全与环保,2009(8).
[2]吴海军.综合防灭火措施在综放工作面支架回收中的应用[J].煤矿安全,2008(7).
[3]李志金,思治仁.综放工作面末采及回撤的防灭火技术措施[J].煤矿安全,42(3):40-43.
【关键词】煤矿;综放面;回撤;综合防灭火
随着综采放顶煤开采技术的推广应用,受开采强度高、采空区遗煤多等因素影响,停采撤架时间较长,如不及时采取有效的防灭火技术措施,则易发生矿井采空区和局部区域的自燃事故,导致工作面的封闭,影响矿井的正常安全生产。因此,在矿井停采撤架期间,采取有效的综合防灭火措施,对安全生产具有十分重要的意义。
1.矿井概况
枣泉煤矿位于宁夏回族自治区灵武市宁东镇,为低瓦斯、低二氧化碳矿井。矿井所采煤层均有爆炸危险性,煤的自燃倾向性为I类,属易自燃煤层,最短自然发火期仅为35天,矿井通风方式为分区式通风,通风方法为抽出式。
12206工作面位于12采区北翼,工作面走向1588m,倾向长250m,煤层厚度8m,采用综采放顶煤开采,沿底板开采,2008年10月13日开始回采,2009年12月2日开采完毕。由于工作面CO气体浓度超限,2010年1月5日对工作面进行封闭(图1),1月6日矿组织在风巷距离工作面煤壁16m处施工了一道临时密闭,距离临时密闭500mm处施工了一道厚度500mm的料石密闭,闭面进行了喷浆处理,并在两道密闭间灌注瑞米充填材料进行堵漏,机巷在原有厚度为1000mm料石密闭的基础上,距离该密闭5m处又施工了第二道厚度为1000mm的永久密闭,两道密闭间距为500mm,灌注充填材料进行堵漏,闭面进行了喷浆处理。
2.防灭火技术措施
工作面封闭初期,机巷密闭内CO最高达9850ppm后,在工作面风巷增加了一趟4寸注氮管路,工作面风、机两巷同时进行注氮,3月10日后工作面密闭内CO降至10ppm以下,氧气浓度降至2.0%以下,密闭内外压差为270Pa,温度为16℃~18℃。
2010年4月4日至5月10日组织施工了长度为260m的专用防灭火措施巷,5月13日~5月28日在措施巷向工作面支架后方施工了60个高位钻孔,边打孔边注水、注胶,其中长孔13个,短孔49个。长孔终孔位置为支架后约15m范围,采取先灌水后灌注复合胶体;短孔终孔位置为支架后约7.5m范围,采取先灌水后灌注高分子灭火胶体。截止6月20日,工作面防灭火措施工程全部结束,向采空区注入高分子胶体约19275kg,注入复合胶体约4325kg,注水约6145m3,注入黄泥浆约4351m3,利用采空区埋管注氮961142m3。
工作面封闭前,20#支架架间温度最高,达到30.1℃,采取防灭火措施后稳定在18.5℃。钻孔、风机两巷闭内气体采样结果为:O2浓度稳定在5.0%以下;C2H6、C2H2、C2H4浓度为0,CO浓度稳定在10ppm以下,机巷出水温度稳定在20℃以下。符合《煤矿安全规程》工作面启封的相关要求。
3.12206工作面防灭火效果评价
3.1钻孔气体变化分析
根据钻孔施工现场数据和人工采样数据,钻孔施工完毕后,从部分钻孔内涌出微量CO,浓度最高达到11ppm;从工作面70#支架和20#支架、机巷密闭内、风巷密闭内、风巷上隅角等5处预埋的束管检测结果看,CO浓度一直稳定在10ppm以下。经钻孔自上而下注水、注胶、灌浆、注胶体泥浆的措施后,采空区CO呈下降趋势,趋于平稳,最高浓度为8ppm。
3.2钻孔温度变化状态分析
封闭前,工作面20#、70#支架间温度最高,分别为30.1℃和28.3℃,经过注胶、注水和黄泥灌浆处理后,根据措施巷20#、70#支架后方7m范围施工的两个测温孔测定,温度稳定在18.5℃和15.8℃左右,采空区温度变化趋势平缓,且总体呈下降趋势。
3.3机巷出水温度
根据水温的检测,机巷出水温度逐渐下降,在采空区内部出水温度相同的前提下,说明采空区内部高温区域温度逐渐降低,采空区气体温度整体呈现下降趋势。
3.4防灭火效果综合评价
从以上温度及气体趋势来看,工作面封闭区域温度已下降到20℃以下,并呈稳定趋势;钻孔内CO浓度保持在10ppm以下。12206工作面封闭后所采取的各项防灭火措施取得了成效,在工作面启封后可根据现场实际情况制定相应措施进行防治。工作面启封后,对架间局部温度异常点顶部进行注水,在措施巷内对应位置施工钻孔,选择相应的灌注材料进行防治。
4.结 语
枣泉煤矿12206工作面已于2010年6月成功启封,保证了工作面的正常接替。通过采取综合防灭火技术措施,降低了密闭内的CO浓度及火区温度,为工作面的安全回撤创造了有利条件。矿井防灭火是一项复杂的系统工程,单一的某项防灭火措施存在很大的局限性,应采用综合防灭火技术措施来治理火区,达到礦井高效率防灭火和安全生产的目的。参考文献
[1]郝宇,叶正亮,王长元.超厚煤层综放工作面停采撤架期间防灭火技术研究[J].矿业安全与环保,2009(8).
[2]吴海军.综合防灭火措施在综放工作面支架回收中的应用[J].煤矿安全,2008(7).
[3]李志金,思治仁.综放工作面末采及回撤的防灭火技术措施[J].煤矿安全,42(3):40-43.