深部大倾角综放面撤面期间综合防灭火技术

深部大倾角综放面撤面期间综合防灭火技术

摘要：通过对华丰煤矿1409综放面撤面期间煤层自燃原因的分析，结合实际采用了综合防灭火技术，取得了较好的效果，为综放面撤面期间的防灭火工作提供了理论指导。

关键词：大倾角；综放面；撤面期间；防灭火

1 矿井概述

新汶矿业集团公司华丰煤矿设计生产能力90万t/a，位于山东省宁阳县华丰镇境内新汶煤田的最西端。华丰煤矿为低瓦斯矿井，各煤层均具有煤尘爆炸危险性，为I类咱然发火矿井。

华丰煤矿主采煤层为4层煤，现撤面的1409面是华丰矿的首个综放工作面，开采的4层煤层厚度为6.0～6.7m，平均厚6.4m，工作面采高2.4m，顶煤高度4.0m，采放比为1：1.67。可采指数为1，煤厚变异系数28%，为较稳定煤层，煤层倾角30o～35o，平均32o。走向长度2100m，倾斜长度150m(局部180m)。

工作面采用走向长壁综采放顶煤开采法开采。采用ZF4800/16/26型放顶煤液压支架进行支护，采用MG250/575-W型双滚筒液压无链牵引采煤机由上往下单向割煤，上行装煤，端头斜切进刀，截深0.6m，割煤高度2.4m。采煤工艺包括割煤、放煤、移架、移溜。

2 自然发火状况

华丰矿4层煤自燃倾向性经煤炭科学研究总院重庆分院鉴定为I类自燃煤层，属易自然发火煤层。最短自然发火期为42d，历史上4层煤多次发火，自1975年开采该层煤以来，有记录的发火共有39次，防治4层煤自然发火是开采过程中的一项重要工作。

1409工作面于2003年10月份投产，到2006年10月份开采结束。1409工作面截至2006年5月11日距停采线还剩余88m，由于工作面接近停采线，地质条件复杂，地质构造多，构造应力大，造成煤壁前方煤体提前被破坏变松软，使工作面施工困难，特别是撤面切眼施工以后，工作面与切眼之间的煤体承受压力增大，推采速度不能得到保证，在向煤壁前方注马丽散加固煤体以后，直到9月末才创造撤面条件，CO浓度一直居高不下，一度给防火工作造成巨大压力。

3 综放工作面撤面期间煤层自燃的原因分析

(1)综采放顶煤工作面回采率低。撤面切眼附近留有大量的顶煤，顶煤呈破碎状态，形成空隙，在支架后部又不容易被压实，采空区风流流过破碎煤体，为自然发火提供充足的氧气，增大了煤与氧结合的机会，易造成煤体氧化。

(2)撤面至封闭所需时间长。从撤面至封闭至少需要1个月，后部老空氧化带内的煤体以及支架顶部破碎煤体揭露时间超过4个月，浮煤缓慢氧化，积聚的热量又不能及时被风流带走，煤体温度逐渐升高，很容易发生自燃，是最大的发火隐患点。

(3)采空区漏风比较严重。工作面2个端头过渡支架支护段和2条平巷不能放顶煤，全部舍弃在老空内，倾向各为7m以上，浮煤厚度在4m以上，两巷顶板和上、下帮有锚索和锚杆支护，冒落不完全，形成较大的漏风条带通道，直接与采空区深部相连，浮煤多，冒落块度大，更不容易压实，漏风更为畅通，煤体进入窒息带的时间较长。在撤面过程中，当自燃条件具备时，就会发生自燃。

(4)停采线靠近矿井4层煤东边界的尖灭线。该区域煤体干燥，开采中顶板不会出水，煤体受侵蚀变质，煤质松软，煤体的吸氧氧化能力强于西部，自燃倾向性强，浮煤中空隙较多，漏风经过采空区时空气便

进入这些空隙，使煤的表面与空气中的氧进行缓慢氧化，生成热量。这部分热量又不易被风流带走。从而使热量积聚，煤温升高。当超过临界温度后，煤温上升急剧加速，最后导致煤层自燃。在1406、1407工作面开采时，就发现工作面形成不久，区段煤柱表面煤体中就产生大量的CO气体。

(5)地质构造复杂。煤层倾角太，平均为32；煤层厚度厚，平均厚6.4m；开采深度深，煤层赋存深度达到840m，这些因素都使自燃危险性加剧，增加了自然发火的危险性。

4 综放工作面撤面期间综台防灭火技术的应用

针对综放工作面发火点位置难以确定的特点和煤层自燃原因的分析，阻止煤与氧结合是不可能的，只能是减少煤与氧结合的机会，延缓煤层的发火周期。其具体措施如下：

(1)采用综合监测手段进行预测预报和检查工作。利用束管监测系统，对老空内CO气体连续监测；每天3班用电子CO检测仪、红外线测温仪对上下隅角位置抽气测定一次。每2d采集1次气样利用色谱仪进行CO微量分析，及早发现自燃征兆采取相应的措施进行处理。

(2)减少撤面期间工作面的风量。工作面正常回采期间的风量为970m3/min左右，撤面时风量减为500m3/min，以减少老空内氧化带宽度。

(3)采取均压防灭火，均压防灭火是通过风量合理分配与调节，堵风防漏，管风防火，以风治火。通过对井下风流的调整，改变有关巷道风压分布，均衡火区或采空区进、回风两侧的风压差，减少和杜绝漏风，使火区内空气不产生流动和交换，隔绝氧源，达到窒息惰化火区或抑制煤炭自然发火的目的。1409工作面在撤面时，在下石门构筑1组均压风门，同时利用2台外送风机向回风隅角送风，降低进回风之间的压差，从而减少采空区的漏风，使工作面风量和采空区漏风减少，窒息带前移，减小发火的可能性。

(4)封堵上下平巷进回风隅角。在工作面距离停采线40m时，对上、下平巷切顶排冒落不严密的空间，用装满黄土的编织袋每隔5m构筑编织袋墙，建成临时密闭，密闭建成后向编织袋上淋水使黄土变为粘结力强的黄泥，以使编织袋密闭墙压实后成为阻挡漏风的实体，同时在上下隅角挂风帘，从而减少或隔断采空区漏风。在工作面停采撤面时，在上下隅角、机头处前10架处注入MEA封堵剂胶体，封堵了与采空区的沟通，减少了向采空区的漏风，从而抑制采空区煤层自燃，延缓煤层自然发火期。