关键词：孤岛工作面；收作；防灭火；技术
刘庄煤矿是中煤新集能源股份有限公司在新区开发建设的第一对矿井，矿井于2003年初开工建设2007年6月正式通过国家发改委竣工总体验收。该矿120502工作面属于孤岛开采工作面，收作期间存在自然发火风险。针对该面收作期间防灭火隐患，我们对防灭火技术进行相关研究与实践，取得较好的效果。
1工作面自然发火特点分析
该工作面煤层具有自燃发火危险，属易自燃煤层。该工作面地质条件相对复杂，采空区跨落不严实及跨落后支架顶板、后帮部存有大量遗煤，给煤炭自燃提供了必要的条件。??
1.1 收尾期间自然发火特点分析
工作面采用放顶煤开采，采空区遗留大量浮煤，为采空区自然发火留下隐患；工作面风、机两巷采用锚索网支护，移架后顶板不易垮落，上、下隅角悬顶面积较大，致使采空区漏风较大；工作面回采至停采线时，回采速度慢，采空区浮煤氧化时间较长。
1.2 工作面回撤期间易自然发火特点分析
1.2.1 采空区氧化带与窒息带交界处
在工作面停采回撤期间采空区氧化带与窒息带交界地方的浮煤已达到其最短自燃发火期，在长达一个多月的停采回撤时间里，这些浮煤将近一步氧化，极易自燃，一旦这些地点的浮煤自燃，其升高的CO气体将使工作面支架很难回撤出来。
1.2.2 支架上方碎煤
经过采空区垂直三带考察，支架上方存在氧化带，工作面支架回撤时间约为1个月左右，因此如不对支架上部浮煤采取防火措施，则支架上部浮煤极易产生高温，自然发火，一旦支架上方出现自燃发火，灭火难度相当大。
1.2.3 支架后方20范围上部浮煤
支架后方20m范围处于采空区冷却带，其下部浮煤虽然不易自然发火，但上部浮煤处于采空区垂直三带的氧化带中，这些浮煤氮气不易到达，氧气浓度不易降低，支架上部打的小钻孔注的水也不易达到，温度较高，特别容易氧化自然发火，是撤架防火的难点。
1.2.4 工作面上、下通道内浮煤
在长达一个多月的回撤时间内，上、下通道内的浮煤和与上、下通道相邻采空区内的浮煤极易发生氧化自燃现象，故控制上、下隅角漏风是工作面防灭火的重点。
2工作面回撤期间的防灭火措施
工作面回撤期间，通过运输顺槽、回风顺槽及采空区30m处沿工作面倾向预埋的注氮管路，向采空区进行连续注气氮，正常情况下，24小时持续注氮，注氮量不小于2000m3/h，采空区防火注氮量的验算如下：
采空区防火注氮量确定原则是：采空区氧化带氧气浓度不大于8％，工作面风流中的氧气不小于18％。若采空区、上隅角中CO浓度较高（＞100ppm），或者工作面、回风流CO浓度超限，或出现高温、异味等自燃征兆，都应加大注氮强度和注氮量。若发现工作面、支架间的行人过道、上隅角氧气浓度降低（＜18%），应暂停注氮或减少注氮强度。
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①按采空区氧化带氧含量计算注氮量
按采空区氧化带内氧含量及惰化指标计算注氮强度，其计算公式为：
q＝60×Q漏（C1-C2-C3）/C3
式中：q---工作面采空区注氮强度，m3／h；
Q漏——采空区氧化带漏风量，m3／min；
C1——采空区氧化带内初始氧含量；
C2-一采空区氧化带内二氧化碳、甲烷等惰性气体含量；
C3—采空区氧化带惰化指标规定的氧含量，可取10％；
根据二分区综放工作面开采设计资料、二分区以往工作面回撤经验和其它矿的经验，假定采空区氧化带漏风量为30m3／min，氧化带内初始氧浓度为15％，二氧化碳和CH4等气体含量为2％，则工作面采空区正常防火注氮强度为：
q＝60×Q漏（C1一C2一C3）／C3＝60×30×（15％－2％－10％）／10％＝540（m3／h）
②按工作面氧含量计算允许最大注氮量
qmin＝60×Q×（C1一C2）/C2
式中：qmin——按采面回风道允许氧浓度19％计算的采空区允许最大注氮强度，m3／h；
Q—工作面风量，m3／min：
C1—采面初始氧浓度，可取21％：
C2一工作面允许氧含量为18％。
实际计算时，应按采空区注氮量全部泄露到工作面和回风巷计算出允许最大注氮强度。
工作面回撤时供风量设计为350m3／min，则最大允许注氮量为：
qmax＝60×Q×（C1一C2）/C2＝60×350×（21%一18%）/18%＝3500m3／h
即实际注氮量小于允许最大注氮量。
工作面回撤期间，正常情况下对工作面架间施工的注水钻孔4个一组，自上而下每天一倒换，进行注水降温工作，如果在回撤期间，发现某一支架区域出现温度、CO气体异常时，加大该区域内钻孔的注水量，此外利用已施工的钻孔则持续对该区域钻孔进行注浆或高分子防灭火材料，直至彻底消除隐患。如现有钻孔不能有效覆盖异常区域，安排人员在异常区域内补打钻孔，进行防灭火作业。
工作面在回撤期间，为维持足够的下行通风断面，回收支架时，每回收一组支架，在回收掩护架与煤壁间用1.2m的枕木架设高度接顶的联锁木垛。枕木之间用扒钩固定，工作面回收通道顶部π型钢梁不回收，与木垛配合保护回风通道。
3两巷封闭及封闭后的防灭火措施
工作面收尾结束后，通风部门及时对工作面进行永久封闭，封闭结束后，实施封闭后注氮及灌浆工作。
3.1 注氮
利用工作面运输顺槽预先埋设注氮管路，向采空区注氮，注氮期间，通风二队安排专人每天对管路进行检查，发现问题及时汇报并处理。在注氮工作结束后及时关闭阀门，与采空区相连的注氮管断开后及时安装堵头，防止向采空区内漏风。
3.2 灌浆
利用预先设置在采空区敷灌浆管路，每天24小时向采空区内灌浆，日灌浆量不得小于700 m3，水土比不大于7：1。
4 通风安全管理
加强120502工作面收作期间防灭火预测预报；加强工作面各防灭火系统检查，确保系统完好可靠；对工作面上下隅角及架间喷注充填材料封堵，防止漏风；持续做好工作面灌浆、注氮及注液态CO2；持续做好120502工作面及周边采空区内气体检测与分析；做好工作面通风系统调整与风量调节工作，保证工作面风量稳定，减少采空区漏风量；加强该区域及邻近区域的采空区密闭墙管理，如发现异常需及时对相应封闭墙及闭墙周边煤体进行喷注浆加固。
工作面刷扩及回撤期间加强顶板管理，防止顶板高冒造成漏风。工作面收作过程中，如出现高冒点，要用不燃性材料进行充填，留设措施孔及观察孔，根据防火预测预报情况随时插管喷注充填等防灭火材料。抽排区每天进行观测，并取样分析，同时做好记录。
工作面收作前，在轨道顺槽1号钻场施工防火钻孔，工作面收作期间在架间往采空区施工防火钻孔。根据工作面收作期间采空区气体情况，可利用防火钻孔往采空区采取灌浆、注氮、注液态CO2、注水或注防火材料。加强架后防火数据检测，根据气体情况，可捣孔增设观测点，并对架后施工措施孔采取相应防火措施。
5 结束语
由于我们在该工作面采取措施得当，出色地完成对该工作面进行了封闭，实践证明，该项技术切实可行，值得借鉴。
参考文献：
[1] 黄海生;孤岛工作面回采技术及管理经验[J];水力采煤与管道运输;2009年04期
论文作者:姜 路
论文发表刊物:《科学与技术》2019年14期
论文发表时间:2019/12/4
标签：工作面论文; 采空区论文; 支架论文; 钻孔论文; 浓度论文; 顶板论文; 强度论文; 《科学与技术》2019年14期论文;