阜新矿业集团有限责任公司 阜新市 123000
摘要：煤层容易自燃发火期短且煤层赋存瓦斯量大是恒大公司2152工作面煤炭开采的主要灾害，为确保开采期间瓦斯与发火同治，通过实测采煤工作面采空区“三带”后，采取限量抽采、定点注氮、堵漏灌浆等措施实现了恒大公司2152工作面的安全开采 。
关键词：采空区“三带” 防火措施 限量抽采 瓦斯与火同治
1 概况
由于恒大公司2152采煤工作面瓦斯涌出量较大且煤的自燃发火期较短，导致利用抽采方法处理工作面瓦斯时会致使煤体自燃，如何利用限量抽采方法及减少工作面漏风半径，缩小氧化带等方法在处理瓦斯的同时防止煤体自燃，实现安全开采。
2 实施方案
2.1采空区的“三带”划分
掌握采空区三带范围是针对采空区采取针对性防火措施的依据，因此必须掌握2152采空区的三带划分。恒大公司2152工作面开采初期没有防火措施的情况下在2151工作面上隅角、100#支架老塘、90#支架老塘、80#支架老塘、70#支架老塘、60#支架老塘铺设束管采样器，利用束管监测系统进行取样、化验，分析采煤工作面老塘内“三带”分布规律，确定“三带”范围。
(1) 散热带。此处风速较大，氧气充足（12%以上），宽度11.0-17.0 m。
(2) 氧化带。此处风速相对较低，氧气相对降低（7%-12%），宽度为17.0-44.0m。
(3) 窒息带，此处由于老塘冒落几乎呈无风状态，氧气低于6%以下，宽度为44.0m以上。
2.2工作面瓦斯涌出量的预测
根据同一煤层上一工作面抽采情况，2151工作面开采期间，瓦斯主要来源于临近层。2151工作面开采期间相对瓦斯涌出量27.36m3/t，预测2152工作面绝对瓦斯涌出量为 31.03m3/min。
2.3确定采空区瓦斯和火同治措施
根据采空区“三带”和瓦斯涌出情况，确定工作面抽采方法采用顶板道瓦斯抽采和回顺尾巷埋管抽采技术；采空区防火采取灌浆、注氮、堵漏、限量抽采、合理确定推进度、合理调节生产工序措施。
2.4预计效果
2152工作面在 “控量抽采”的前提下，根据工作面瓦斯涌出量，在确保工作面、上隅角、架间老塘侧瓦斯浓度小于1%的前提下，控量抽采上幅采空区及顶板瓦斯抽采巷瓦斯，形成高浓度瓦斯和氮气对上幅采空区及工作面老塘惰化。
3 工作面瓦斯与火同治现场应用
3.1 抽采技术
顶板瓦斯道抽采：瓦斯抽采道布置在煤层顶板12m以上岩层中施工，与回风顺槽平行，内错15米。外部距离联络巷岔口4米施工永久性密闭。密闭施工时设Φ377mm穿塘管3排。当工作面开采时顶板冒落，瓦斯道处于裂隙带底部，采空区瓦斯沿裂隙运移至瓦斯道形成高浓度瓦斯混合气体。
回顺尾巷埋管抽采：工作面开采前在回顺提前安设Φ377mm高顶管，与回顺抽采分支管路汇接。每相距离12米预埋下一排抽采高顶管，使尾巷抽采距离保持在2—20米之间，根据回顺尾巷抽采情况调节抽采量，尾巷2排Φ377mm抽采管路保证至少有一排抽采管路抽采上尾巷。
顶板瓦斯道和上尾巷埋管抽采能很好的控制上隅角及附近架间瓦斯，从而保证工作面安全开采。
3.2开采期间防火措施
1.预测预报
采用人工取样化验与束管监控相结合，对采煤采空区内气体进行实时监控，做到提前预警。随工作面推进在工作面采空区每间隔30 m埋设一组束管采样器，根据气体变化情况，采取相应措施采空区进行处理。通过监测束管系统进行分析，可以直观明确的了解采空区内气体状态，对采空区自燃防治起到了至关重要的作用。
2.预防性防火灌浆
恒大公司2152工作面两顺每15m预埋灌浆高顶管，根据预测预报结果，有针对性地对工作面采空区进行防火灌浆，将上、下隅角注砂带，起到封堵隔绝作用，减少了采空区漏风。
3.采空区注氮
在束管监控反映的数据基础上，准确地划分出采空区“三带”范围，对采空区“氧化带”科学注氮，降低其氧含量，将其空间内浮煤惰化。实践表明：2152工作面采空区“漏风带”宽度28.6-31.5 m、“氧化带”宽度19.7-23.2 m，与其相对应注氮高顶管的埋设距离综采工作面为20 m；综采工作面为30 m。
根据束管监测取样化验结果，若采空区出现自燃倾向性，在下隅角埋管，进行注氮。采空区注氮防火采用下隅角采空区开放式埋管注氮防火，每间隔15 m埋设一趟Ф108 mm钢管，每一趟氮气高顶管埋入采空区10 m后开始对该趟高顶注氮，并重新预埋下一趟高顶，注氮高顶管及注氮工作如此循环进行，保证高顶管注氮气距离在10 m-30 m之间。
4.尾巷堵漏
尾巷堵漏是否严密直接决定采面采空区漏风曲线半径的大小，漏风半径越大、漏风量就越多，不利于防治采空区自然发火。采空区的主要漏风通道为采空区的上、下隅角，做好上、下隅角堵漏对采空区防火至关重要，根据各采面防火经验，加强上、下隅角的堵漏能够切实降低采空区氧含量，上、下隅角堵漏方法为：
（1）进、回风侧强制放顶
为有效做到采空区堵漏，必须加强采空区的进、回风侧强制放顶工作。在工作面移架前，提前将锚网支护处的网铰断，将锚杆的螺帽卸掉，让顶部碎煤掉下，堵塞进、回风侧漏风通道。
（2）工作面上、下隅角砌筑丝袋闭
工作面上、下隅角每一个循环各砌丝袋闭一道，砌丝袋闭时必须破网，将丝袋闭砌好后塞严塞实。
5.限量抽采
根据工作面瓦斯涌出量，在确保工作面、上隅角、架间采空区侧瓦斯浓度小于1%的前提下，限量抽采上幅采空区及顶板瓦斯抽采巷瓦斯，形成高浓度瓦斯和氮气对上幅采空区及工作面采空区惰化。
6.合理控制采面推进度
综采工作面采空区“窒息带”宽度为39.0 m以上，“氧化带”宽度28.6-31.5 m、“散热带”宽度19.7-23.2 m，综采工作面合理的推进度为70 m大于39 m，满足防火要求。
7.合理调节生产工序与煤炭生产因素
首先确保工作面上、下出口畅通，下出口断面必须满足通风需求，避免因下出口断面缩小增大采空区负压，造成采空区漏风增多的现象；其次工作面下部超前上部5-7 m，进一步减少采空区漏风；第三工作面割煤后及时移架，确保支架成线；第四必须保证工作面沿顶板开采，减少采空区遗煤量，由此则更加有助于防治工作面采空区的自然发火。
4 效果分析
4.1采空区防治自燃发火效果
在结合防火灌浆、上下尾巷堵漏等多种防火措施后，进行实际测得2152工作面采空区“窒息带”宽度为34.0 m以上， “氧化带”宽度12.0-34.0m，“散热带”宽度10.0-12.0m，漏风半径明显缩短，减小了采空区自燃发火的可能。
4.2 工作面瓦斯治理效果
采取控量抽采措施后，工作面瓦斯涌出量达到22.42m3/min，抽采量为16.52m3/min,抽采率达到73%，工作面瓦斯浓度0.5%，实现了安全回采。
5 结语
通过2152工作面开采初期测得的采空区“三带”范围和瓦斯涌出量，能够指导2152工作面的顺利开采。通过恒大公司2152工作面瓦斯与火同治实践，总结出以下结论：
（1）2152工作面在采取防火措施后，采空区“三带”步距为“窒息带”宽度为34.0 m以上， “氧化带”宽度12.0-34.0m，“散热带”宽度10.0-12.0 m，氧化带减少5-10米，有效防止了采空区自燃发火。
（2）工作面每推进30 m，在上、下隅角分别进行灌浆，在上、下隅角形成砂带进行隔绝，有效的降低了采空区漏风。
（3）采取以上防火措施的同时，可以对采空区进行限量抽采，满足工作面瓦斯治理需要。
通过对2152采空区瓦斯和火同治的实践，为恒大公司其他类似采面的开采在瓦斯与防火同治措施提供了宝贵经验，为全矿的安全生产提供更大的保障。
作者简历
刘彦平，（1962年4月），男，硕士研究生学历，2009年1月毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业，现任阜新矿业集团公司董事长，职称：高级工程师。
论文作者:刘彦平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/3
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