綜放面煤層自然發(fā)火防治技術(shù)

1、兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦綜放面煤層自然發(fā)火防治技術(shù)綜放面煤層自然發(fā)火防治技術(shù) 一、礦井概況一、礦井概況 興隆莊煤礦位于兗州煤田北部，井田面積興隆莊煤礦位于兗州煤田北部，井田面積54km54km2 2，現(xiàn)，現(xiàn)采號(hào)煤，煤層傾角采號(hào)煤，煤層傾角2 21212度，厚度平均為度，厚度平均為8.65m8.65m，埋藏深度為埋藏深度為250250550m550m，煤層自然發(fā)火期為，煤層自然發(fā)火期為3 36 6個(gè)月。個(gè)月。自自19921992年開始應(yīng)用綜采放頂煤開采技術(shù)以來(lái)，極大地年開始應(yīng)用綜采放頂煤開采技術(shù)以來(lái)，極大地提高了生產(chǎn)效率。提高了生產(chǎn)效率。 綜采放頂煤開采存在三方面的問題：綜采放頂煤開

2、采存在三方面的問題： 一是工作面順槽沿底板掘出，巷道穿層或過斷層時(shí)，煤體一是工作面順槽沿底板掘出，巷道穿層或過斷層時(shí)，煤體破碎并易于離層；破碎并易于離層； 二是工作面上下兩道采用錨索加強(qiáng)支護(hù)后，有時(shí)很難及時(shí)二是工作面上下兩道采用錨索加強(qiáng)支護(hù)后，有時(shí)很難及時(shí)冒落，生產(chǎn)和沿空送巷期間極易形成漏風(fēng)通道；冒落，生產(chǎn)和沿空送巷期間極易形成漏風(fēng)通道； 三是上下端頭支架、開切眼、停采線附近不放頂煤。三是上下端頭支架、開切眼、停采線附近不放頂煤。 因此有效監(jiān)控和防治自然發(fā)火是保證綜放面安全生產(chǎn)的關(guān)因此有效監(jiān)控和防治自然發(fā)火是保證綜放面安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題，近幾年興隆莊煤礦通過對(duì)鍵問題，近幾年興隆莊煤礦通過對(duì)53

3、205320、43244324、43264326、43284328、13031303、13041304、13071307、13081308、13051305等綜放面的防滅火等綜放面的防滅火工作中逐步積累了一整套的科學(xué)管理和預(yù)防措施，從理論工作中逐步積累了一整套的科學(xué)管理和預(yù)防措施，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面豐富了綜放面自然發(fā)火防治技術(shù)。和實(shí)踐兩個(gè)方面豐富了綜放面自然發(fā)火防治技術(shù)。 二、煤層自然發(fā)火防治體系的建立二、煤層自然發(fā)火防治體系的建立 煤層自然發(fā)火防治是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)煤層自然發(fā)火防治是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，我們建立了煤層自然發(fā)火防治體系。該體系由三個(gè)際，我們建立了煤

4、層自然發(fā)火防治體系。該體系由三個(gè)方面組成，首先建立煤層自然發(fā)火的預(yù)防技術(shù)屏障；其方面組成，首先建立煤層自然發(fā)火的預(yù)防技術(shù)屏障；其次建立對(duì)煤炭自然發(fā)火初期的物理與化學(xué)變化產(chǎn)生的效次建立對(duì)煤炭自然發(fā)火初期的物理與化學(xué)變化產(chǎn)生的效應(yīng)，進(jìn)行煤炭自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；最后對(duì)形成的自然發(fā)應(yīng)，進(jìn)行煤炭自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；最后對(duì)形成的自然發(fā)火隱患，進(jìn)行火源探測(cè)，從而準(zhǔn)確確定火源位置及其范火隱患，進(jìn)行火源探測(cè)，從而準(zhǔn)確確定火源位置及其范圍，有的放矢地處理自然發(fā)火隱患，即積極開展超前治圍，有的放矢地處理自然發(fā)火隱患，即積極開展超前治理和超前預(yù)防的工作，下面依據(jù)綜放面推進(jìn)到不同的位理和超前預(yù)防的工作，下面依據(jù)綜放面推進(jìn)到

5、不同的位置應(yīng)采取的技術(shù)措施詳細(xì)介紹。置應(yīng)采取的技術(shù)措施詳細(xì)介紹。 三、綜放面距開切眼三、綜放面距開切眼200m200m范圍的推進(jìn)過程防火技術(shù)范圍的推進(jìn)過程防火技術(shù) ( (一一) )開切眼上下頭絞車窩或機(jī)電硐室全部用沙袋垛充填開切眼上下頭絞車窩或機(jī)電硐室全部用沙袋垛充填滿。滿。 ( (二二) )工作面每推進(jìn)工作面每推進(jìn)202050m50m在上下隅角分別施工一道隔在上下隅角分別施工一道隔離垛。離垛。 ( (三三) )如果工作面每月推進(jìn)速度小于如果工作面每月推進(jìn)速度小于50m50m時(shí)，需要在上下時(shí)，需要在上下隅角的隅角的3m3m隔離垛后埋管壓注膠體漿隔離垛后埋管壓注膠體漿100100300m300m

6、3 3。 ( (四四) )如果工作面推進(jìn)速度很慢并且工作面地質(zhì)條件惡化，如果工作面推進(jìn)速度很慢并且工作面地質(zhì)條件惡化，在上下隅角的在上下隅角的3m3m隔離垛后埋管壓注膠體漿的同時(shí)壓注泡隔離垛后埋管壓注膠體漿的同時(shí)壓注泡沫阻化劑。沫阻化劑。 ( (五五) )安全監(jiān)控裝備安全監(jiān)控裝備1.1.工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)流分別安裝工作面回風(fēng)隅角、回風(fēng)流分別安裝1 1臺(tái)甲烷傳感器，工臺(tái)甲烷傳感器，工作面回風(fēng)流中分別安裝作面回風(fēng)流中分別安裝1 1臺(tái)一氧化碳傳感器、溫度傳感臺(tái)一氧化碳傳感器、溫度傳感器和風(fēng)速傳感器。器和風(fēng)速傳感器。2.2.工作面回風(fēng)隅角和沿空側(cè)重點(diǎn)防火部位安裝束管監(jiān)測(cè)系工作面回風(fēng)隅角和沿空側(cè)重點(diǎn)防

7、火部位安裝束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。統(tǒng)。3.3.工作面回風(fēng)隅角班班懸掛甲烷氧氣監(jiān)測(cè)報(bào)警便攜儀。工作面回風(fēng)隅角班班懸掛甲烷氧氣監(jiān)測(cè)報(bào)警便攜儀。瓦檢員每班檢查回風(fēng)隅角和回風(fēng)流中一氧化碳濃度瓦檢員每班檢查回風(fēng)隅角和回風(fēng)流中一氧化碳濃度2 2次。次。4.4.回風(fēng)隅角、回風(fēng)流和沿空側(cè)防火鉆孔每周一次取樣化驗(yàn)回風(fēng)隅角、回風(fēng)流和沿空側(cè)防火鉆孔每周一次取樣化驗(yàn)分析。分析。 (六)泄水孔堵漏風(fēng)1.開切眼附近泄水孔上口安裝0.51.5m高的雙頭多孔高起籠頭，籠頭的多孔過水流量與泄水孔流量匹配，并在籠頭處搭建木垛保護(hù)。2.泄水孔下口安裝倒楔形“U”形泄水管，即泄水又不漏風(fēng)。 四、綜放面上下順槽特殊地點(diǎn)防火技術(shù)四、綜放面上下順槽

8、特殊地點(diǎn)防火技術(shù)( (一一) )沿空送巷沿空送巷1.1.沿空側(cè)老開切眼、停采線、聯(lián)絡(luò)巷和溜煤眼位置前沿空側(cè)老開切眼、停采線、聯(lián)絡(luò)巷和溜煤眼位置前后后50m50m噴漿。噴漿。2.2.施工施工1.51.52 2寸的防火鉆孔，鉆孔間距寸的防火鉆孔，鉆孔間距5 510m10m，重點(diǎn)，重點(diǎn)壓注粉煤灰漿和膠體泥漿等防火材料。壓注粉煤灰漿和膠體泥漿等防火材料。3.3.每間隔每間隔505080m80m，施工，施工1 1寸的觀測(cè)孔，檢測(cè)采空區(qū)氣寸的觀測(cè)孔，檢測(cè)采空區(qū)氣體和溫度變化。體和溫度變化。 ( (二二) )聯(lián)絡(luò)巷聯(lián)絡(luò)巷1.1.工作面礦山壓力趕到聯(lián)絡(luò)巷之前，靠近采空區(qū)施工工作面礦山壓力趕到聯(lián)絡(luò)巷之前，靠近采

9、空區(qū)施工一道一道5m5m厚的沙袋垛，緊貼沙袋垛施工一道厚的沙袋垛，緊貼沙袋垛施工一道0.50.51.0m1.0m厚的磚閉，對(duì)采空區(qū)壓注粉煤灰漿。或者施工厚的磚閉，對(duì)采空區(qū)壓注粉煤灰漿?；蛘呤┕? 2道道0.5m0.5m厚，間距厚，間距20m20m的充填密閉，密閉內(nèi)充填粉煤灰。的充填密閉，密閉內(nèi)充填粉煤灰。2.2.不具備充填粉煤灰條件，在巷道門口施工不具備充填粉煤灰條件，在巷道門口施工0.37m0.37m厚密厚密閉閉2 2道，密閉間距為道，密閉間距為3 35m5m，密閉間充填瑞米材料、，密閉間充填瑞米材料、羅克修、賽福特等材料，封閉方式如圖羅克修、賽福特等材料，封閉方式如圖1 1所示。所示。 充

10、填管 間距 3 5 m 注漿管 排水管 0.37 m 厚磚閉 0.37 m 厚磚閉 圖圖1 聯(lián)絡(luò)巷封閉示意圖聯(lián)絡(luò)巷封閉示意圖( (三三) )溜煤眼溜煤眼1.1.下口用下口用10mm10mm厚的鋼板進(jìn)行封堵，四周用厚的鋼板進(jìn)行封堵，四周用2424個(gè)螺栓上緊。個(gè)螺栓上緊。鋼板安裝一根鋼板安裝一根50mm50mm的的U U型鋼管用于放水，鋼管上口伸型鋼管用于放水，鋼管上口伸入到鋼板水平面上入到鋼板水平面上5.0m5.0m處；鋼板安裝一根處；鋼板安裝一根25mm25mm的鋼管的鋼管用于壓注羅克修用（如果永久不使用可以壓注水泥沙用于壓注羅克修用（如果永久不使用可以壓注水泥沙漿），漿），25mm25mm的

11、鋼管上口伸入到鋼板水平面上的鋼管上口伸入到鋼板水平面上2.0m2.0m處。處。溜煤眼封閉見圖溜煤眼封閉見圖2 2。2.2.上口周邊臥底上口周邊臥底200mm200mm深，然后密排合適的工字鋼，在工深，然后密排合適的工字鋼，在工字鋼上面覆蓋字鋼上面覆蓋100mm100mm厚的混凝土。厚的混凝土。 10mm厚鋼板100mm厚混凝土臥底200mm密排100mm工字鋼巖巷5m2m溜煤眼煤巷U 型管圖圖2 溜煤眼封閉示意圖溜煤眼封閉示意圖五、綜放面停采前及停采期間防火技術(shù)五、綜放面停采前及停采期間防火技術(shù)( (一一) )工作面停采前的預(yù)防措施工作面停采前的預(yù)防措施1.1.采煤隊(duì)在離停采線最后的采煤隊(duì)在離

12、停采線最后的100m100m范圍，必須盡量減少采空范圍，必須盡量減少采空區(qū)丟煤，特別是在工作面上鐵絲網(wǎng)和鋼絲繩前區(qū)丟煤，特別是在工作面上鐵絲網(wǎng)和鋼絲繩前20m20m加大加大放煤力度，提高回采率到放煤力度，提高回采率到90%90%以上。以上。2.2.停采前停采前100m100m在工作面上下端頭每間隔在工作面上下端頭每間隔30m30m施工一道施工一道3m3m厚厚隔離垛墻。隔離垛墻。3.3.停采前停采前40-50m40-50m開始，在工作面上下順槽埋設(shè)注漿管路，開始，在工作面上下順槽埋設(shè)注漿管路，注漿管出口要用木垛掩護(hù)好，并高于底板注漿管出口要用木垛掩護(hù)好，并高于底板0.5m 0.5m 以上。以上。

13、4.4.在工作面回風(fēng)順槽，停采線后部在工作面回風(fēng)順槽，停采線后部30m30m、10m10m分別留設(shè)一路分別留設(shè)一路束管，停采線后部束管，停采線后部30m30m留設(shè)的束管用泵抽氣化驗(yàn)分析。留設(shè)的束管用泵抽氣化驗(yàn)分析。在工作面進(jìn)風(fēng)順槽，停采線后部在工作面進(jìn)風(fēng)順槽，停采線后部50m50m分別留設(shè)一路人工分別留設(shè)一路人工測(cè)氣管。上述束管均位于底板以上測(cè)氣管。上述束管均位于底板以上1.5m1.5m處，安設(shè)牢固整處，安設(shè)牢固整齊。齊。5.5.停采前通風(fēng)部門把各種防火材料和設(shè)備要備足備好。停采前通風(fēng)部門把各種防火材料和設(shè)備要備足備好。6.6.停采前，采煤隊(duì)把液壓支架的側(cè)護(hù)板盡量收回，同時(shí)要停采前，采煤隊(duì)把液

14、壓支架的側(cè)護(hù)板盡量收回，同時(shí)要保證支架的初撐力。保證支架的初撐力。 ( (二二) )綜放面停采期間的通風(fēng)與防火方案綜放面停采期間的通風(fēng)與防火方案1.1.工作面供風(fēng)量由工作面供風(fēng)量由8008001000m1000m3 3/min/min，減少為，減少為400400500m500m3 3/min/min。 當(dāng)全風(fēng)壓風(fēng)量減少到當(dāng)全風(fēng)壓風(fēng)量減少到200m200m3 3/min/min時(shí)，開啟上下頭局部時(shí)，開啟上下頭局部通風(fēng)機(jī)。測(cè)風(fēng)員每天至少測(cè)定一次工作面風(fēng)量。通風(fēng)機(jī)。測(cè)風(fēng)員每天至少測(cè)定一次工作面風(fēng)量。2.2.開始撤出支架后，在工作面上下頭兩側(cè)均設(shè)點(diǎn)檢查開始撤出支架后，在工作面上下頭兩側(cè)均設(shè)點(diǎn)檢查瓦斯，

15、瓦檢員在檢查完其它地點(diǎn)后在撤支架處盯點(diǎn)瓦斯，瓦檢員在檢查完其它地點(diǎn)后在撤支架處盯點(diǎn)檢查，在掩護(hù)支架處懸掛甲烷氧氣兩用檢測(cè)報(bào)警儀。檢查，在掩護(hù)支架處懸掛甲烷氧氣兩用檢測(cè)報(bào)警儀。 3.3.煤炭自然發(fā)火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)煤炭自然發(fā)火的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)（1 1）溫度監(jiān)測(cè)）溫度監(jiān)測(cè) 工作面每組支架設(shè)一個(gè)點(diǎn)，利用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量工作工作面每組支架設(shè)一個(gè)點(diǎn)，利用紅外線測(cè)溫儀測(cè)量工作面架間及鉆孔中的最高溫度，每天測(cè)一次。面架間及鉆孔中的最高溫度，每天測(cè)一次。（2 2）取樣化驗(yàn)分析與人工監(jiān)測(cè)）取樣化驗(yàn)分析與人工監(jiān)測(cè) 每間隔每間隔5 5組支架選一個(gè)鉆孔進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)和取樣化驗(yàn)分組支架選一個(gè)鉆孔進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)和取樣化驗(yàn)分析，兩天一個(gè)循

16、環(huán)，如果出現(xiàn)隱患必須縮短測(cè)點(diǎn)間距和析，兩天一個(gè)循環(huán)，如果出現(xiàn)隱患必須縮短測(cè)點(diǎn)間距和檢查周期。檢查周期。 （3 3）束管與環(huán)境監(jiān)測(cè)）束管與環(huán)境監(jiān)測(cè) 束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天至少測(cè)定束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每天至少測(cè)定2 2組數(shù)據(jù)，每天運(yùn)行時(shí)間不少于組數(shù)據(jù)，每天運(yùn)行時(shí)間不少于6 6小時(shí)，束管正常可靠運(yùn)行。在工作面回風(fēng)流中安裝一氧化碳小時(shí)，束管正常可靠運(yùn)行。在工作面回風(fēng)流中安裝一氧化碳傳感器、甲烷傳感器。傳感器、甲烷傳感器。4.4.防治措施防治措施（1 1）停采期間利用在工作面上下順槽埋設(shè)的注漿管對(duì)采空區(qū)）停采期間利用在工作面上下順槽埋設(shè)的注漿管對(duì)采空區(qū)壓注膠體泥漿。壓注膠體泥漿。（2 2）停采后在停采線上下隅角分別建

17、一道）停采后在停采線上下隅角分別建一道3m3m厚隔離垛，垛外厚隔離垛，垛外建板閉，墻面用水泥抹嚴(yán)，然后在板閉和垛墻之間壓注羅克建板閉，墻面用水泥抹嚴(yán)，然后在板閉和垛墻之間壓注羅克修或賽福特。修或賽福特。 （3 3）工作面支架頂部和后部破碎煤體的防火措施）工作面支架頂部和后部破碎煤體的防火措施在工作面煤壁前敷設(shè)一路在工作面煤壁前敷設(shè)一路2 2寸水管，每寸水管，每30m30m出一個(gè)三通閥門。出一個(gè)三通閥門。在工作面每個(gè)支架的間隙按前、中、后方式施工在工作面每個(gè)支架的間隙按前、中、后方式施工3 3個(gè)防火孔，個(gè)防火孔，后部孔是在后部運(yùn)輸機(jī)道向后尾梁架間及放煤口施工的鉆孔，后部孔是在后部運(yùn)輸機(jī)道向后尾梁

18、架間及放煤口施工的鉆孔，傾角傾角40404545，深度，深度2.52.53m3m；中間孔從支架頂梁中間打到；中間孔從支架頂梁中間打到頂梁上部及支架后浮煤的鉆孔，傾角頂梁上部及支架后浮煤的鉆孔，傾角3030左右，深度左右，深度6 68m8m；前部孔是從支架前梁架間打到支架后浮煤的鉆孔，傾角前部孔是從支架前梁架間打到支架后浮煤的鉆孔，傾角20202525，深度，深度10m10m左右，均下一寸套管，用快速水泥封孔，并左右，均下一寸套管，用快速水泥封孔，并用堵頭封堵孔口。在上下頭端頭支架以外向后部各打用堵頭封堵孔口。在上下頭端頭支架以外向后部各打5 5個(gè)防個(gè)防火鉆孔，鉆孔采用扇形布置，鉆孔傾角火鉆孔，

19、鉆孔采用扇形布置，鉆孔傾角30303535，鉆孔長(zhǎng)度，鉆孔長(zhǎng)度101012m12m，鉆孔布置見下圖。，鉆孔布置見下圖。 131鉆孔2液壓支架3松散煤體12對(duì)所有鉆孔壓注對(duì)所有鉆孔壓注MEAMEA防火劑，濃度控制在防火劑，濃度控制在0.8-1%0.8-1%左右，壓注左右，壓注MEAMEA時(shí)同時(shí)連接時(shí)同時(shí)連接5 51010個(gè)孔，其中有備用孔，每孔壓注個(gè)孔，其中有備用孔，每孔壓注1 12m2m3 3。 （4 4）組織管理）組織管理施工單位要維護(hù)好工作面安裝的注漿管路、束管、施工單位要維護(hù)好工作面安裝的注漿管路、束管、各種傳感器、鉆機(jī)及其開關(guān)等，風(fēng)門全部安裝風(fēng)門各種傳感器、鉆機(jī)及其開關(guān)等，風(fēng)門全部安裝風(fēng)門閉鎖，嚴(yán)禁隨意敞風(fēng)門和放空溜煤眼，保證通風(fēng)系閉鎖，嚴(yán)禁隨意敞風(fēng)門和放空溜煤眼，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。統(tǒng)穩(wěn)定?；夭山Y(jié)束后，確保在回采結(jié)束后，確保在4040天內(nèi)回撤完畢，