大角度旋转多层易燃煤层综采面防火技术.doc

1、大角度旋转多层易燃煤层综采面防火技术摘 要：针对大角度旋转多层易燃煤层综采面的自然发火特点，提出各煤层防灭火策略采用立体防火技术，有效地预防大角度旋转多层易燃煤层综采面自然发火，为大角度旋转多层易燃煤层综采面的防灭火提供了切实可行的技术经验。 关键词：大角度旋转；多层易燃煤层；综采面；防灭火 一、工作面概况 戊 9-10-16070 综采面位于六矿戊四采区东翼第四阶段，上部的戊 9-10-16050、戊 9-10-16030、戊 9-10-16010 已回采结束，该煤层与戊 8 煤层层间距为 9 米。该面布置为“L”形先俯采至停采线后，再进行后退式回采，为提高煤炭产出率，减少采面搬家次数，决定

2、采取 90 度旋转支架方式进行回采。 该综采面走向长 852 米，采长 189 米，煤层厚度 2.2 米。储量 41.2万吨，顶板为复合顶（戊 9 与戊 10 煤层分层，其夹矸厚度 031.1 米，煤岩互层普氏硬度系数 f=1.0） 。 一般而言，综采工作面如果要 90调整回采方向时须要把采面设备回收，重新安装。本项目不停产实现综采工作面 90调向回采，关键问题是避免出现工作面运输机及支架整体下滑，支架出现咬架、背架、甚至倒架现象。具体分析戊 9.10-16070 工作面煤层赋存条件、地质条件等因素可以看出：为了保证 90旋转回采，需要掘进必要的补巷，在大角度旋转回采过程中如何采取切实有效的技

3、术措施，解决复合顶板管理问题、防止煤炭自燃发火、防止支架咬架、倒架等技术难题是保证旋转回采顺利进行的关键。 采面通风系统为： 新鲜风流从副井东平巷运输机下山戊 9.10-16070 机巷工作面 乏风流自工作面戊 9.10-16070 风巷通风下山六矿丁四风井。 二、 大角度旋转工作面自然发火危险性 2.1 大角度旋转工作面自然发火危险性 工作面 90 度旋转向回采，一般需要重新掘开切眼，工作面搬到新的开切眼后再进行回采，六矿戊四采区为了提高采煤效率，工作面不搬家，进行大角度旋转采煤，除了采煤技术、运输技术、通风技术进行改进外，最重要的就时防止工作面的自然发火。在进行大角度旋转采煤时，工作面自然

4、发火因素为：工作面所采戊 10 煤层为易自然发火煤层，其最短发火期为 55 天。工作面采空区为多煤层采空区，在戊 10 煤层上方18m 高的范围还有总厚度约 3m 的戊 9 煤层和戊 8 煤层，这两层煤的最短发火期均为 50 天左右。工作面旋转回采时间约为 4 个月，在这 4 个月的时间里，工作面的上隅角、上隅角附近的支架和采空区的回风侧基本不推进，浮煤在氧化带内的时间将长达 4 个月，极易氧化自然发火。工作同进行大角度旋转回采时，采空区顶板垮落不及时，造成采空区漏风严重，使采空区浮煤易氧化自然发火。 2.2 大角度旋转工作面防火策略 针对大角度旋转多煤层工作面的自然发火特点，采用的防火策略如

5、下框图：由于是多煤层工作面，采用立体防火技术。 2.3 大角度旋转工作面防火技术 2.3.1 架前喷洒阻化剂 大角度旋转工作面旋转回采的时间将长达 4 个月，工作面回采的本层煤（戊 10 煤层的浮煤在采空区氧带的时间将大超过其自然发火期，因此必须对戊 10 煤层的架前浮煤采取喷洒阻化剂，延长其自然发火期的措施，使其在自然发火期内安全进入采空区窒息带。喷洒阻化剂的方法为：每班均由工人对支架前不能回收的浮煤洒氯化钙粉剂，然后再对氯化钙粉剂喷水，使其喷水后的阻化剂浓度约为 20%。 2.3.2 架后埋管注水 为了防止有部份戊 10 煤层浮煤未喷洒到阻化剂进入采空区，又采用了架后埋管注水措施，继续对戊

6、 10 煤层浮煤进行注水降温和阻化，其方法为：在采面每隔 5m 向采空区预埋一趟 2 寸水管，随采面推进，不断延长管子，每班向采空区内注水。 2.3.3 架上打钻注 MEA 防火剂 为了有效的防止架后采空区戊 9 煤层的自然发火，采用了向架上打钻注 MEA 防灭火剂的措施。 MEA 防灭火剂配水后具有致密性、成膜性和附壁性。高份子材料和水均匀混合，按配比不同在不同时间内吸收水膨胀成为凝胶，在成胶过程中高份子材料可吸收自身重量百倍的水量，含水量极高，具有很强的固水性能和降温功能。并且高温不易失水，失水后可再生。 2.3.4 采空区氧化带注氮 在戊 9 煤层上部 68m 高为厚度为 2m 的戊 8

7、 煤层，这个煤层在工作面架后 20m 左右将全部垮落到采空区，其浮煤高度一般为 68m，也有部份戊 8 煤层混落在岩石中，甚至垮落到底板，这样戊 8 煤层在采空区呈立体分布，显然，对采空区中的戊 8 煤层，无论是注阻化剂，还是注 MEA防灭火剂，都不可能其全部包裹，特别是不能实施采空区深部打钻，使注防火剂的艺无法实施。因此，对采空区的戊 8 煤层只能采用注氮降氧的防火措施。氮气能渗透到采空区氧化带的所有角落，特别是氮气比空气略轻，更适合降低采空区高处的戊 8 煤层的氧浓度，使其缺氧不能自然发火。针对易燃煤层采空区的特点，矿井采用了定点与动点注氮方法。2.3.5 工作面上下隅角堵漏 上、下隅角封

8、堵的主要作用是减少向采空区漏风。在采面上、下隅角端头支架与上、下顺槽外帮之间用双抗编织袋装黄土垛隔离墙，墙宽0.5m，接顶、靠帮严密。为了确保封堵质量，选用快速密闭材料对封堵墙进行喷堵。 2.3.6 降风 工作面进行大角度旋转开采时，推进度较慢，工作面瓦斯涌出量较小，为了减少采空区的漏风，将工作面的风量由 700m3/min 降低到500m3/min，风量降低后，对工作面的温工和有害气体进行了测试，能满足安全规程的要求。 三、 大角度旋转多煤层工作面防火效果 大角度旋转多煤层工作面存在很多自然发火因素，工作面刚推到旋转线，还未进行旋转开采，工作面上隅角的 CO 浓度就达到了 300ppm，表明工作面采空区浮煤已有高温点。针对该工作面的自然发火规律，采用了对戊 10 煤层架间注阻化剂和架后埋管注水，对戊 9 煤层打钻注 MEA 防火剂，对戊 8 煤层定点埋管注氮和动点拖管注氮，防止了工作面的自然发火，确保了工作面安全回采。图 26 和表 21 为工作面大角度旋转开采期间工作面上隅角 CO 浓度变化图，图中的每个点取 10 天中 CO 浓度的最高值，从图中可看出，工作面上隅角 CO 浓度从 300ppm 逐渐下降，20 天后下降到 20ppm，表明采空区内已无自然发火危险，以后一直在 20ppm 上下波动，直到工作面安全采完。