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易燃煤層綜放面安全拆除防滅火技術(shù)實踐

文檔作者：杜建鵬石政鋒文檔來源： 1．河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院；2．義煤集團公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月25日
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201 1年第5期 中州煤炭 總第185期
易燃煤層綜放面安全拆除防滅火技術(shù)實踐
杜建鵬 ，石政鋒
(1．河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南焦作454000；2．義煤集團公司楊村煤礦，河南澠池472431)
摘要：義煤集團楊村煤礦在D13l31綜放工作面回采過程中遇隱伏斷層，造成工作面支護困難，煤壁片幫嚴(yán)
重，工作面支架多數(shù)壓死不能推進，被迫提前終采拆除。工作面終采前，受斷層影響全月推進了8 m 多，采空
區(qū)浮煤出現(xiàn)自然發(fā)火跡象，工作面上隅角CO濃度一度在l00×10 以上，工作面及上隅角往外20 m 范圍內(nèi)
普遍存在高冒區(qū)，嚴(yán)重威脅工作面的安全拆除。通過多次的現(xiàn)場觀察分析，制訂了針對性強的綜合防滅火專
項技術(shù)方案和措施。該方案的實施，取得了良好的效果，確保了工作面的安全拆除。
關(guān)鍵詞：易燃煤層；綜放工作面；斷層；安全拆除；防滅火
中圖分類號：TD752．2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003—0506(2011)05—0098—03
Practice on Fire Extinguishing Technology
Top Coal Caving Face for
of Safety Dem olition on Fully-m echanized
Com bustible Coal Seam s
Du Jianpeng 一．Shi Zhengfeng
(1．School of Safety Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454000，China；
2．Yangcun Mine，lqma Coal Group Co．，Ltd．，Mianchi 472431，China)
Abstract：W hile mining on D13131 fully—mechanized top coal caving face in Yangcun Mine in Yima Coal Group Co．，Ltd．，it encoun—
tered with a blind fault，this brought many difficulties to supporting．Rib falling of coal wall is serious．Most hydraulic supports were
pushed down to stop forward，SO they are forced to be demolished early．Before mining—pause period，working face advanced distance was
8 meters per month controlled by faults．In old coal mining area，evidence of spontaneous combustion occured．The density of CO in the
upper corner of mining face increased with a highest value of 100×10～ ．Top—coal caving region is universal existence on the working
face and upper corner of mining face within 20 meters，which caused difficulty in demolishing working face．Based on many times of field
observation and analysis，comprehensive measures against spontaneous combustion and comprehensive fire preventing and extinguishing
had been made．The application of above scheme had achieved good effects，and ensured safety demolition of working face．
Keywords：combustible coal seams；fully—mechanized top coal caving face；fault；safety demolition；fire prevention and extinguishing
楊村煤礦位于河南省澠池縣境內(nèi)，為義馬礦區(qū)
最西部礦井，東西走向長約3 km，南北傾斜長約1．7
km，井田面積5．1 km 。楊村煤礦始建于1970年6
月，投產(chǎn)于1975年l0月1日，設(shè)計生產(chǎn)能力60萬
t／a，環(huán)節(jié)改造后產(chǎn)量達120萬t／a，2000年以來，產(chǎn)
量一直穩(wěn)定在150萬t／a。2010年8月礦井瓦斯等
級鑒定為低瓦斯礦井；煤層有自燃傾向性，為一級自
然發(fā)火礦井，鑒定自然發(fā)火期為30 d，最低為7 d；煤
塵有爆炸危險性，煤塵爆炸指數(shù)為40．3％ 。
收稿日期：20l1—03—20
作者簡介：杜建鵬(1973一)，男，陜西禮泉人，高級工程師，河南理工
大學(xué)在讀工程碩士，1997年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任義煤集團楊
村煤礦總工程師。
· 98 ·
1 工作面概況
Dl3131綜放工作面位于楊村煤礦D13采區(qū)，開
采2．3煤層，地面標(biāo)高+630～+585 m，工作面標(biāo)高
+25l一+289 m，工作面設(shè)計走向長296 m，傾斜長
147 ITI，煤層平均厚度15 m，煤層傾角8。～12。。該
T作面2009年9月投產(chǎn)，2010年10月封閉結(jié)束，工
作面煤層整體呈北西向南東傾斜的單斜構(gòu)造，受古
沉積環(huán)境的影響，煤層底板賦存不穩(wěn)定，靠近底板處
煤層含多層夾矸。工作面兩巷沿底掘進過程中未發(fā)
現(xiàn)大的地質(zhì)構(gòu)造，回采過程中，揭露1條平均落差
4．1 in的正斷層。由于工作面沿底推進，遇斷層后
工作面即由上盤煤層進人下盤煤層底板煤矸互疊
層，該煤矸互疊層遇水膨脹，造成工作面推進極為困
201 1年第5期 杜建鵬等：易燃煤層綜放面安全拆除防滅火技術(shù)實踐 總第185期
難，全月共推進8 m，被迫進行拆除。工作面采用U
型通風(fēng)方式，漏風(fēng)通道多，上覆2-1煤層采空區(qū)，與
13區(qū)專用回風(fēng)巷相鄰，上鄰D1311l采空區(qū)。通風(fēng)
系統(tǒng)如圖l所示。
圖l 1)13131綜放工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意
2 工作面拆除面臨困境
工作面遇斷層累計推進了15 m，由于工作面水
文地質(zhì)條件復(fù)雜，煤矸互疊層的煤層底板遇水易膨
脹。在推進至設(shè)計終采線23 m時，工作面80％ 的
支架被壓死，并出現(xiàn)倒架現(xiàn)象，60 一80 架出現(xiàn)大范
圍的冒頂，工作面底板控制困難，無法推進。自然發(fā)
火隱患尤其突出。當(dāng)時，工作面在38 一42 架、
61 一68 架、80 架到上隅角3個區(qū)域存在發(fā)火隱
患，工作面上隅角CO濃度一度超過100×10～ 。工
作面無法按照常規(guī)拆除。鑒于工作面條件的復(fù)雜
性，對D13131工作面拆除工作進行了安全評估，給
出了封閉意見，但為了減少損失，決定采取保障措施
對工作面進行拆除。
3 工作面拆除期間防滅火專項技術(shù)方案
針對復(fù)雜條件的工作面，采用常規(guī)的綜合防滅
火技術(shù)方案無法保證工作面的正常拆除，經(jīng)分析研
究，制訂了防滅火專項技術(shù)方案”。 ：
(1)嚴(yán)格控制工作面風(fēng)量，采取堵漏措施減少
采空區(qū)及周邊老巷的漏風(fēng)。
(2)大量注氮氣、阻化劑，延長采空區(qū)浮煤的自
然發(fā)火期。
(3)長短結(jié)合、扇形大面積地布置防滅火鉆孔，
對發(fā)火隱患區(qū)域進行有效控制。
(4)排除拆除與防滅火工作的互相干擾，開設(shè)
專用防滅火巷道(圖2)。
(5)對拆除通道進行擴修加固，硬化底板，營造
良好的拆除環(huán)境。
4 方案實施
圖2 專用防火巷示意
4．1 減少采空區(qū)及周邊老巷漏風(fēng)
工作面終采后，在工作面上、下隅角垛1 m厚的
土袋墻，并用黃土糊嚴(yán)；1 一20 架、80 一1o0 架后尾
梁底垛土袋，并用黃土糊嚴(yán)；沿l 一20 架前大立柱
掛風(fēng)障，減少向采空區(qū)的漏風(fēng)。
降低工作面風(fēng)量，在工作面擴巷、回收刮板機、
采煤機期間，風(fēng)量控制在350 m ／min左右；下隅角
頂板全部垮落后采用局部通風(fēng)時，風(fēng)量控制在250
ITI ／min左右。
從工作面上、下隅角向外30 m范圍內(nèi)施工防滅
火鉆孑L，3 m一排，1排3個呈扇形布置，孔深6～8
m，注阻化劑或凝膠進行充填。
加強對工作面周邊老巷及上覆煤層老巷閉墻的
檢查，發(fā)現(xiàn)閉墻漏風(fēng)及時處理。在工作面上、下隅角
布置高位鉆孑L，壓注化學(xué)凝膠進行充填。鉆孔布置
如圖3所示。
上
隅
角
上
幫
下
隅
角
下
幫
單位：m
圖3 上、下隅角高位鉆孔布置示意
4．2 向采空區(qū)布置鉆孔進行充填
· 99 ·
2011年第5期 中,kl1煤炭 總第185期
(1)從支架前梁向采空區(qū)施工鉆孔，每架施工2
個鉆孔，長短結(jié)合，鉆孔終孔位置垂直方向要落在支
架頂梁以上5 m，水平方向要落在支架后尾梁4 m
和10 m以上，鉆孑L控制范圍15 m。鉆孔施工好后，
立即注阻化劑以惰化煤體，然后大量壓注化學(xué)凝膠
進行充填。
(2)在高冒區(qū)60 ～80 架另外施工短孑L，終孔
落在支架頂梁中部，垂高離頂梁4 m，注泡沫水泥和
高分子材料(頂板加固材料)控制頂板，在充填高冒
區(qū)的同時控制了頂板，為支架拆除提供了良好條件。
4．3 注氦氣延長煤體的自然發(fā)火期
利用地面CAD一1000制氮機，通過l3采區(qū)注氮
管路，采用在工作面下隅角埋管及高冒區(qū)插管注氮
的方式，在下隅角埋2根 100 mm管與注氮管路相
連，埋深不低于6 ITI，高冒區(qū)每5架插1個孔注氮，
注氮管路采用 50 mm膠管連接，通過注氮減少采
空區(qū)的含氧量，延長煤體的自然發(fā)火期。從2010年
8月27日到9月30日，每天的注氮量不低于5 000
m ，共注氮氣21萬m 。
4．4 施工專用防火巷
為了使]一作面拆除和工作面防火互不于擾，在
平行切眼向外20 lI1處施工1條防火巷，在防火巷內(nèi)
每隔3 m施工1個鉆孔。鉆孔終孔位置垂直方向落
在支架頂梁以上5 m，水平方向要落在支架后尾梁4
m，鉆孔施工采用一次性鉆桿，施工結(jié)束后通過鉆孔
向采空區(qū)注水、壓注凝膠。并在防火巷和切眼45
架、77 架處施工2條聯(lián)絡(luò)巷，隨著拆除工作面的后
退，聯(lián)絡(luò)巷和防火巷可以作為回風(fēng)巷。
4．5 擴修、加固拆除通道，創(chuàng)造拆除環(huán)境
重新擴修工作面切眼，減小切眼的通風(fēng)阻力，減
少采空區(qū)漏風(fēng)。沿支架前梁重新做切眼，切眼寬不
小于3．5 m，高度不小于2．6 m，既保證了有效通風(fēng)
斷面，又相當(dāng)于在切眼開了鉆場。另外，由于底板煤
矸互疊層遇水易膨脹，拉架時非常困難，從裝車點到
80 架處拆除通道區(qū)域底板采用鋼筋混凝土進行硬
化處理，為拆除創(chuàng)造了良好的條件。 ‘
4．6 加強氣體檢測，做好預(yù)測預(yù)報
增加工作面氣體檢測的測點，T作面每5架設(shè)
2個測點，支架前梁和后尾梁各1個，檢測瓦斯、一
氧化碳、二氧化碳、氧氣和溫度，每班檢查次數(shù)不少
于4次。每天通過采集氣樣進行光學(xué)分析，分析總
結(jié)每天氣體的變化趨勢，以便及時掌握有害氣體的
變化情況。加強對工作面周邊老巷閉墻內(nèi)的氣體檢
． 100 ·
查，發(fā)現(xiàn)問題立即進行處理。
5 方案實施效果
方案實施完畢，累計施T 防滅火鉆孔3 800多
m，注高分子材料20 t，注泡沫水泥10 t，注阻化劑
16．5 t，化肥245 t。工作面采空區(qū)及存在自然發(fā)火
危險的三大區(qū)域得到了有效控制，未出現(xiàn)自然發(fā)火
現(xiàn)象。拆除時間僅用了35 d，與鄰礦相似條件下綜
放工作面拆除時間104 d相比，僅用了其1／3的時
間，挽回經(jīng)濟損失5 000多萬元，取得了良好效果。
6 結(jié)語
根據(jù)現(xiàn)場條件，采取針對性措施，做到統(tǒng)籌兼顧
系統(tǒng)安排，加大投入，確保工作面的防滅火系統(tǒng)完善
可靠，達到使用標(biāo)準(zhǔn)，為拆除及防滅火工作創(chuàng)造良好
的條件。
(1)工作面回采期間，特別是遇斷層等復(fù)雜條
件時，要加強頂、底板的控制，避免出現(xiàn)壓死架和倒
架現(xiàn)象。
(2)工作面在推進過程中，應(yīng)加強上、下隅角向
外30 m范圍內(nèi)區(qū)域內(nèi)的防滅火管理，提前注水或預(yù)
防性注膠，確保隱患不被甩入采空區(qū)，保障工作面的
安全生產(chǎn)和拆除。
(3)工作面的防滅火方案和措施要根據(jù)現(xiàn)場實
際情況確定，采用多種防滅火措施進行綜合治理，以
取得良好的防滅火效果。
(4)要嚴(yán)格落實預(yù)測預(yù)報制度，按要求進行氣
體采樣檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，做到防患于未然。
參考文獻：
[1] 付永水，李建新．義馬礦區(qū)煤層自然發(fā)火防治技術(shù)[M]．北京：
煤炭工業(yè)出版社，2006．
[2] 張國樞．通風(fēng)安全學(xué)[／VI]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000．
(責(zé)任編輯：劉光雨)

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