摘要：11211采煤面A组煤底区的第二个采面，该工作面地质条件复杂，断层多。工作面中部存在11213与11313工作面段煤柱影响的应力集中区，在该范围内地层压力较大。针对该面出现的自然发火隐患和引起自然发火的因素，制定了针对性的综合防火技术。通过一系列的综合防火技术的应用，消除了该面的自然发火隐患，确保了11211采煤工作面安全回采。
关键词：迈步交替灌浆；防火隔离带；特殊注浆套管；阶段煤柱。
1 工作面概况
潘二矿潘四东井11211工作面西起九东线-490m A组煤皮带机上山，东至DF13断层，南部11111工作面已收作，上覆11113、11213、11313、11413、11513工作面已回采。11211工作面可采走向长度650m，倾斜长165m，总面积105016㎡；总体形态为一单斜构造，面内构造主要为断层。煤（岩）层产状：倾向24～64°，倾角8～18°，平均13°。1煤：黑色，碎块状，粉末状，沥青光泽，属半暗~半亮型煤，含有一层不稳定发育的泥岩夹矸。3煤：黑色，碎块状，粉末状，属半暗~半亮型煤。3煤：黑色，碎块状，粉末状，属半暗~半亮型煤。11213、11313工作面回采后，3煤层底部煤厚0～3.6m，平均2.2m。由煤炭科学研究总院重庆分院和安徽兴安矿用安全产品检验站对矿井揭露的3、1煤进行了自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定，煤层均具有爆炸性，自燃倾向性等级为II类，自燃发火期3～6个月。
2 11211采煤工作面回采期间存在的自然发火隐患
2.1上覆采空区供氧通道多
11211工作面上覆11113、11213、11313、11413、11513工作面已回采，南部11111工作面已收作。根据上下顺槽实际揭露资料，面内共发育19条断层，落差大于2m的断层有11条，其中SF11313-8、SF11313-10及F11313-8断层仅切割至3煤层底板，1煤层掘进期间未揭露，但在断层附近煤岩层节理、裂隙面比较发育。在辅四线与八线附近3、1煤层合并。
2.2上覆采空区遗煤多
上覆11213、11313工作面回采后，局部3煤层底部煤厚0～3.6m，平均2.2m；3煤与1煤之间为一层厚为1.08～1.80m的泥岩、砂质泥岩，不稳定回采期间易造成工作面掉顶；上覆11213、11313工作面采空区间留有间距7米阶段煤柱。
3 预防自然发火的综合措施
3.1工作面采空区防火预测预报
为了监测工作面回采期间采空区自然发火情况，在上隅角循环预埋4路束管，束管错茬10m引出采空区，束管埋入采空区深度分别为40m、30m、20m、10m，束管埋入高度不低于1.5m，同时确保束管通畅，束管末端均安设抽气闸阀并编号管理。
数据采集严格按“四定”要求进行气样采集，即做到定点、定时、定人员、定要求。每小班检测束管内采空区气体，每天必须采集束管内采空区气样并用色谱仪分析。气相色谱仪分析要求：夜班人员4：00-5：00按规定检测、采集气样，12小时内用气相色谱仪分析出结果，并及时对数据进行分析采空区氧化情况。每周用红外热成像仪对工作面及采空区温度进行检测，特殊时期加强检测次数。
顶区7m煤柱范围内、断层附近、架顶遗煤量大的支架间安设测点，支架间测点架顶、架尾每天检查1次；工作面架档每周全面检查1次；若发现异常，必须每班对架间测点进行检查。11213和11313顶区采空区封闭墙每天检查一次CH4、CO、CO2、O2、温度及墙内外压差，并每周采集气样色谱仪分析一次。
3.2迈步交替灌浆
工作面回采期间，以30m的距离为一组，从上顺槽向采空区预埋三趟灌浆管。长度分别不小于30m、20m、10m，每趟前端均为5m为花管，三趟灌浆管通过闸阀分别工作面上顺槽灌浆干管相联，对采空区实施间歇式迈步交替灌浆（如下图）。
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上隅角使用单趟灌浆管对采空区预防性灌浆时，易在采空区煤岩裂隙间形成固定的聚浆通道；且单趟灌浆管路在交替预埋期间，也易在采空区内形成灌浆的盲区，达不到预防性灌浆防火的预期效果。迈步交替灌浆，不仅解决了上述问题，也增大对采空区内氧化带的灌浆面积，同时间歇式灌浆也有利于黄泥的快速胶结包裹碎煤，充填煤岩间空隙，增加采空区的密实性，减少了漏风，延长了采空区遗煤氧化蓄热的时间。
3.3钻孔预注防火充填材料
在两巷超前回采位置100m处，上顺槽高帮、下顺槽低帮每5m向顶区采空区施工钻孔，钻孔覆盖上、下顺槽外3m，利用钻孔向顶区采空区注防火充填材料，包裹煤体封堵顶区采空区漏风通道，形成防火隔离带。如下图：
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11211工作面上覆11213、11313工作面采空区内留有大量的遗煤，而且遗煤多呈破碎状态。采空区漏风是遗煤自然发火的决定因素，根据煤炭自然发火的规律性，采空区漏风量大小决定着遗煤自然发火低温氧化阶段和自热阶段。因此，抑制遗煤自然发火的措施就是尽可能减少遗煤与氧气的接触，缩短采空区内氧化带的宽度。钻孔预注防火充填材料能在短时间内快速封堵漏风通道，促进煤体的胶结，减少漏风，进而延缓煤的氧化速度，延长煤的自然发火期。
3.4特殊注浆套管灌注防火材料
由于11211工作面上覆顶区11213、11313工作面采空区，采空区顶板压实不密，防火钻孔施工时无法在采空区内成孔，难以实施“劈头浇”的防火措施。当工作面过可能丢顶煤的断层或过顶区采空区丢煤区域时，需要对丢煤区域、阶段煤柱施工防火钻孔时，把特殊加工的钻杆做为防火注浆套管直接钻进到丢煤或阶段煤柱区域使用。根据丢煤区域的情况，分别灌注MEA-1矿用防灭火剂、氮气、液态二氧化碳等防火材料。通过特殊注浆套管渗透到丢煤或阶段煤柱区域的防火材料，包裹了残留的遗煤，隔绝它与空气的接触；降低了丢煤区域的温度；防火材料形成的隔离带，也减少了采空区气体向工作面流入量。
4 结论
通过一系列防火措施的应用，工作面回风流及上隅角采空区内未检测出CO，且无煤壁挂汗、煤焦油味、汽油味等发火预兆。实践证实，该面的综合防灭火技术的应用有效、可靠，且达到了预期的效果。
参考文献：
【1】李贵和；大采高综采工作面瓦斯与煤自燃综合治理技术[J]；安徽建筑工业学院学报（自然科学版）；2010年03期
论文作者:桑浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/24
标签：采空区论文; 工作面论文; 断层论文; 钻孔论文; 煤层论文; 自然论文; 阶段论文; 《基层建设》2019年第29期论文;