張　瑞

(淮南礦業(yè)集團(tuán)瓦斯地質(zhì)管理研究院,安徽淮南232001)

摘　要:介紹了綜采工作面收作期間的防火技術(shù)途徑,對工作面內(nèi)出現(xiàn)CO的原因進(jìn)行了分析,

重點介紹了關(guān)鍵技術(shù)中鉆場位置的選擇和鉆孔施工工藝,并對防火效果進(jìn)行了分析。對有煤炭自然發(fā)火傾向性的礦井具有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞:收作面;鉆場鉆孔;防火效果

中圖分類號:TD75+2.2　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B　　　文章編號:1003-496X(2006)03-0026-02

　　淮南礦區(qū)主采煤層多具有自然傾向性,發(fā)火期短。一些綜采或綜放工作面從停產(chǎn)收作到永久封閉往往需要很長時間,若在回風(fēng)順槽內(nèi)施工防火鉆孔時,其控制范圍僅限于上隅角附近,不適宜于對工作面中下部的采空區(qū)進(jìn)行防火。采取在工作面內(nèi)施工防火灌漿鉆孔的方法,可有效解決綜采工作面停采收作期間的防火問題。

1　工作面概況

謝橋礦1151(3)綜采放頂煤工作面,可采走向長1 674 m,傾斜長231.8 m,煤層傾角12.8°,厚度

約5.4 m,煤層自然發(fā)火期為3~6個月,自下出口沿工作面向上出口依次安設(shè)154架支架,回采期間采用的防火方法主要有上隅角埋管注漿、回風(fēng)巷施工防火鉆孔注漿和下隅角注氮等。2004年10月2日停產(chǎn)收作時CO情況為:上隅角為95×10-6,149#為109×10-6,148#為68×10-6,145#為110×10-6,126#為105×10-6,防火形式嚴(yán)峻。

2　原因分析

(1)采空區(qū)遺煤量大。1151(3)綜放面臨近收作時,跟頂煤采用普通綜采,采高只有3 m左右,采空區(qū)遺煤較多。

(2)工作面推進(jìn)速度慢,煤層自然發(fā)火期短。該工作面上風(fēng)巷為沿空掘進(jìn),受超前壓力影響,收作前回風(fēng)巷斷面最小時僅有2 m2,工作面推進(jìn)速度較慢,由于煤層自然發(fā)火期較短,使得采空區(qū)遺煤有足夠時間迅速聚熱氧化分解,產(chǎn)生CO。

(3)上風(fēng)巷注漿效果有限。①收作前,上風(fēng)巷內(nèi)施工的防火鉆孔防治范圍僅限于上隅角至140#架架尾附近,對中下部采空區(qū)防火效果有限;②上隅埋管注漿時,因工作面條件影響,漿液多從架尾采空區(qū)底板形成的水溝沿工作面流出,對采空區(qū)內(nèi)破碎而未回采的遺煤防治效果差。

(4)注氮支管間存在盲區(qū)。收作前,該工作面下順槽注氮氣支管2個出口間距20 m,但因工作面漏風(fēng)量較小,使得采空區(qū)氧化帶前移至距架尾附近。因而當(dāng)1個注氮支管進(jìn)入采空區(qū)20 m注氮時,另1個支管不能及時進(jìn)入采空區(qū)實施注氮,造成兩注氮支管間存在盲區(qū),因氮氣密度大于空氣密度,對采空區(qū)內(nèi)遺煤惰化效果有限。

3　主要防火措施

為迅速消除工作面自然發(fā)火隱患,采取在工作面內(nèi)做鉆場并施工注漿鉆孔的方法進(jìn)行防滅火。

3.1　鉆場位置的選擇及規(guī)格

工作面停產(chǎn)后擴(kuò)面涮通道時,在工作面82#、112#、142#架前對應(yīng)的煤壁上各施工1個鉆場(如圖1所示),各鉆場爬坡施工至煤層頂板,以鉆孔開孔點能高于架頂上方為宜。鉆場規(guī)格:長×寬×高=4 m×3 m×2.2 m。

圖1　收作面防火鉆孔布置示意圖

3.2　鉆孔施工參數(shù)

鉆場內(nèi)鉆孔按扇形布置,每個鉆場內(nèi)設(shè)計施工8個鉆孔,各鉆孔控制5個支架(沿工作面傾向7~10 m),并根據(jù)現(xiàn)場情況適時增加。由于收作后采空區(qū)氧化帶多位于支架尾附近,因而各鉆孔終孔點控制在架后5~10 m,垂高則控制在距架頂3~5 m左右。詳見表1。

3.3　施工工藝

鉆孔煤孔段采用合金片鉆頭、麻花鉆桿、壓風(fēng)排鉆屑法鉆進(jìn),進(jìn)入煤層頂板巖石段后若巖較硬,可改為復(fù)合片鉆頭、平光鉆桿、壓力水排渣鉆進(jìn),孔徑多為Φ91~Φ110 mm。各孔施工完畢后及時下Φ42mm全長套管,然后采用聚氨脂封孔合茬灌漿。若孔內(nèi)出現(xiàn)破碎,成孔不好,下套管困難,可直接用孔內(nèi)鉆桿進(jìn)行合茬注漿。

4　實施效果

通過工作面內(nèi)施工鉆孔注漿(部分鉆孔注水或凝膠),及時扼制了CO的上升勢頭,如126#支架,

在工作面停采第18 d注漿后,CO濃度持續(xù)下降至9×10-6詳見圖2。工作面于2004年11月20日安全封閉。

圖2　1151(3)收作面126#支架CO變化曲線

5　結(jié)束語

采用工作面內(nèi)施工鉆孔法防治工作面中部采空區(qū)自然發(fā)火技術(shù)手段,具有簡單、方便、快捷、高效的特點。工作面內(nèi)的鉆場可在工作面擴(kuò)面涮拆架通道時施工出來,位置依據(jù)工作面CO情況及鉆孔覆蓋范圍確定,工作面內(nèi)暫未出現(xiàn)CO的,可在鉆場內(nèi)提前施工防火鉆孔進(jìn)行預(yù)防;若已出現(xiàn)CO,則在出現(xiàn)高濃度CO處的工作面所對應(yīng)的煤壁側(cè)施工鉆場。

此法逐漸成為淮南礦業(yè)集團(tuán)公司運(yùn)用的主要防火技術(shù)手段之一,并且發(fā)揮了非常重要的作用。

　　作者簡介:張　瑞(1972-),男,工程師,1995年畢業(yè)于淮南礦院通風(fēng)安全專業(yè),現(xiàn)在淮南礦業(yè)集團(tuán)公司瓦斯地質(zhì)管理研究院從事“一通三防”技術(shù)工作,曾發(fā)表論文多篇。