唐山开滦赵各庄矿业有限公司 河北唐山 063100
摘 要：随着时间延续，百年赵各庄矿资源逐渐减少。为减少煤炭资源浪费，随着矿井的开采深度的增加，在考虑新采区投入的同时也考虑老采区资源的复采。复采工作面由于之前回采过程中巷道布置、采空区处理等等因素，自然发火是主要安全隐患。本文通过对赵各庄矿2637复采工作面从筹备复采到最后安全收尾封闭全过程采取的预防性灌浆、阻化剂使用、注氮等经验总结，为其他复采工作面防火提供了宝贵经验。
关键词：赵各庄矿；复采工作面；防火；阻化剂；注氮
一、工作面概况
2637复采工作面位于12西6石门，地面标高+39米，工作面标高-919.8米～ -991.8米。走向长度218米，倾斜长度106米。
本区域位于矿井西翼倾斜向急倾斜过渡区域，上至11水平，11水平以上为1737老塘；下至12水平，12水平以下为3237老塘；西至2637上山；东至12西6石门以东240m。煤层走向90°～115°之间，平均100°左右，煤层倾角变化较大，在30°～67°之间，平均47°左右，总的趋势由东向西、由下向上倾角逐渐增大。所采煤层为12煤层，原煤层平均厚度12.5米，于2001年～2002年采过一分层，剩余煤层平均厚度8.5米。该煤层为自燃发火煤层，最短自燃发火期为6个月。绝对瓦斯涌出量1.25m3/min，二氧化碳涌出量0.25 m3/min。
根据煤层赋存条件，该采区掘进采用炮掘工艺，回采采用走向长壁后退式采煤法，回采工艺选择组合顶梁悬移液压支架放顶煤开采。采高2.3米，采放比1:2.7。
该采区阶段垂高95.5m，分两条伪斜上山布置。回风上山沿11煤层顶板位置布置，运输上山沿12煤层底板位置布置。回风道开口位置-945m，预计工程量240m；运输道开口位置-991.6m，预计工程量225m。切眼布置在采区边界位置，各阶段运输道达到设计边界后，开切眼按照仰角00与回风道贯通形成生产系统。掘进顺序为：回风上山→运输上山→回风道、运输道→切眼。
工作面从切眼由东向西开采，收尾边界定位回风上山对应12煤层以东15米位置。根据实际划定工作面倾斜范围、煤层厚度和煤层容重，确定该采区12煤层可采储量23.8万吨。根据各煤层开采经验，确定平均日产量按照1200吨，每月按25个生产日，工作面回采率不低于95%计算，该采区服务年限为可采储量×95%/(日产量×25)=8个月。
二、各阶段防灭火工作计划安排
为杜绝出现防火隐患，分阶段制定专项安全技术措施并严格落实。
1、布置采区前阶段
对原采空区及原上山进行预防性灌浆。该区域一分层收尾期间曾出现高温，故直接封闭工作面及采区上山，未继续开采下分层。一分层收尾后对该区域采空区进行了预防灌浆。为保障灌浆效果，我单位在巷道掘进前重新进行了预防性灌浆，尤其是针对原采区上山。我矿灌浆系统利用地面灌浆站制浆，延φ108mm无缝钢管延伸至11西7石门，对原封闭区域进行灌浆。灌浆原料使用粉煤灰，灰水比为1:6。每班灌浆量120立方米，计划灌浆量3600立方米，实际灌浆量3000立方米。我单位还在2015年4月21日、22日最后两次灌浆过程中添加氯化镁，按照30%浓度进行灌浆，隔绝氧气与煤体的接触。
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2、布置采区进回风上山阶段
经过六个月的泄水工作，2015年11月我矿开始进入布置采区进回风上山。由于原进回风上山延底布置，导致新进回风上山掘进期间有两处与原上山中部（-942.5米）交叉。为减少原上山漏风，对交叉点位置附近10米的原上山进行恢复，构建木、砖双层复合密闭，中间0.5米空隙充填罗克休，防止漏风通路的形成，最后在交叉点位置构建密闭，对原上山空间用矸石充填并充填罗克休，将原上山与新上山完全隔断。在此阶段通过对原上山的恢复，证实了第一阶段灌浆充填工作的效果很好，原上山中部位置充填严密，且煤体湿润，达到预期目的。
3、布置工作面阶段
2016年3月采区进回风上山贯通后，开始布置工作面顺槽及切眼。在回风道、运输道掘进期间，在上顶北侧每隔20米位置对上顶采空区进行探钻，并在钻孔中安设4分铁管对上覆采空区进行观测。管口设置控制开关，铁管与钻孔壁之间用换黄泥充填严密，防止向上部采空区漏风。每天安排专人对钻孔内CO、CO2、O2、CH4等气体情况进行取样化验。经检查上覆采空区内CO浓度12ppm，CH4 浓度3%，CO2浓度0.50%。由于矿井压力，4分管在布置约一个月后逐步被粉煤灰堵严，无法继续观测。
4、回采阶段
作为防火重点阶段，也是持续时间最长的阶段，在日常工作中要严格落实制定的各种防灭火设计及安全技术措施，不放过细节。
（1）监测监控。以CO作为煤层自然发火标志性气体，所有密闭、煤巷冒高、采空区等有可能造成自然发火的地点都纳入检查范围，由火检工进行定期检查。2637回风道安设好CO和温度传感器，11西7副石门安设好CO、风速和瓦斯传感器，对工作面CO及温度实时监测。对数据进行统计分析，绘制曲线图，对变化趋势进行分析，发现异常要查明原因，尤其该工作面为炮采工作面，CO数据分析要注意炮烟中CO浓度的影响。
（2）日常检查。布置两名火检工，专门对11西7副石门、巷道冒高处、工作面上隅角、回风道、工作面范围内所有密闭、采空区等容易自然发火地点为检查点。除日常的检定管检查、色谱仪气样分析外，投入使用两台非制冷焦平面热像仪对所有巷道进行扫描，对各点温度进行记录，将所有可见范围均纳入检查范围。
（3）采空区注氮
在投产前在运输道铺设φ108mm无缝钢管，由开切眼下口沿运输道延伸，经采区石门与进风大巷铺设的注氮主管路搭接。注氮机型号DM—500/8，流量为500立方米/小时，出气端压力为0.8兆帕。注氮机设置在12水平西翼大巷，输送氮气管路为φ108mm无缝钢管，长度1350米。注氮期间，设置专门人员每天对注氮工作面上隅角采空区气体及注氮管内气体进行取样，在井上化验室对取样气体进行色谱分析，对数据进行汇总分析。特别需要注意的是注入氮气的纯度不得低于97%，第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应先排出注氮管内的空气，避免将空气注入采空区。停止注氮期间，要对管路进行开关控制，防止空气受矿井主扇负压影响沿注氮管路进入采空区，造成发火隐患。注氮管路由切眼下口开始，每隔50米出一处三通并加闸盖封闭严密，当回采到三通位置时停止注氮，将三通口打开，推采超过5米后恢复注氮，如此循环。
（4）煤壁喷洒阻化剂。
由于放顶煤上顶煤体无法放净，采空区存有浮煤，因为煤体结构破坏，浮煤重新与空气接触。为防止浮煤自然氧化，在检修班安排人员对采空区侧煤壁喷洒阻化剂。阻化剂溶液浓度为20%，原煤的吸药液量由实测取得为42千克/吨，每班喷洒阻化剂不少于530千克。该工作需注意喷洒阻化剂设备的维护保养，我矿喷洒阻化剂为氯化镁，具有较强腐蚀性，喷洒后需对设备用清水进行清理，防止设备及管路腐蚀。
（5）应急准备。预筑防火墙，在回风道、运输道构建防火墙，并在墙体以西备足封闭防火门墙所需的防火闸板、砖及黄泥，以保证能及时封闭；配备灭火器材，在回风道、运输道口布置两个灭火器、沙箱、两把铁锹、两把铁镐和一个灭火桶，沙箱内备有不少于0.2m3的沙子；在回风道布置灌浆管路与主管路搭接。灌浆管路由回风道迎头开始，每隔50米出一处三通并加闸盖封闭严密，当回采到三通位置时将三通口打开，将灌浆头埋入采空区。一旦发现问题可以采取灌浆措施或其他可行措施。
5、收尾封闭阶段
工作面停采后，催促采区加快收尾进度，32天内完成了工作面两巷封闭工作，51天内完成了采区封闭工作。为保证封闭效果采取了双层密闭，木垛密厚度为0.5米，主要为承担巷道压力，砖密闭厚度为0.5米，主要为封闭作用，两层密闭间距不超过0.50米，中间充填罗克休保证封闭效果。密闭上预留措施管、观测管、泄水管，各管件位置按要求设置。密闭稳固后对工作面两巷一线及采区进回风上山进行预防性灌浆，计划灌浆量5000立方米，实际灌浆量7200立方米。
通过以上各阶段工作，我矿2637复采工作从开始掘进到收尾封闭共14个月时间未发生发火隐患，
结束语
矿井防灭火工作是一项长期工程，尤其是在矿井回采、衰老直至关闭过程，它没有统一模式，只能详细分析各矿、各煤层、各阶段存在问题，找出关键点，针对实际情况，制定针对性方案并严格实施，才能保证矿井不出现发火隐患，才能保障安全生产。
论文作者:王东辉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第1期
论文发表时间:2017/5/11
标签：工作面论文; 采空区论文; 采区论文; 煤层论文; 回风论文; 石门论文; 阶段论文; 《防护工程》2017年第1期论文;