1 、工作面概況:
國(guó)陽(yáng)一礦8806工作面位于北丈八井八采區(qū)北翼,東鄰8804工作面(已采),西鄰8808工作面(已采),南接八采區(qū)東二新補(bǔ)回風(fēng)巷,北鄰蔭營(yíng)礦界。對(duì)應(yīng)上方為3號(hào)煤層及12號(hào)煤層采空區(qū)。煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,煤層總厚度最大7.5m,最小6.30m,平均煤厚7.18m。本工作面可采走向長(zhǎng)度為710m,采長(zhǎng)110.5m,工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為42m3/min,相對(duì)瓦斯涌出量為12m3/t,煤塵無(wú)爆炸性,但煤層具有自燃傾向性。
該綜放工作面采用“一進(jìn)兩回”、配以走向高抽巷通風(fēng)系統(tǒng),U+I+走向高抽巷形式,走向高抽巷沿13#煤層底板布置。該綜放工作面于2004年10月22日開(kāi)采,工作面配風(fēng)量為1250m3/min,回采4個(gè)多月后,回風(fēng)落山角出現(xiàn)CO,濃度為10×10-6~20×10 -6,該工作面正常采用均壓等防火措施,CO濃度趨于穩(wěn)定。隨著工作面的推進(jìn),進(jìn)、回風(fēng)、尾巷壓力逐漸正增大,2005年3月8日0點(diǎn)班,瓦斯檢查員檢測(cè):工作面回風(fēng)落山角CO濃度達(dá)80×10-6,且工作面機(jī)尾3組支架頂部出現(xiàn)掛汗現(xiàn)象,工作面多處不同程度的出現(xiàn)CO,3月10日回風(fēng)落山角CO濃度上升到180×10-6,架頂后部采空區(qū)用紅外線測(cè)溫儀測(cè)得溫度為60℃,工作面被迫停產(chǎn)。
2 自然發(fā)火點(diǎn)的確定及其原因分析
2.1自然發(fā)火點(diǎn)位置的確定
通過(guò)對(duì)8806工作面及回風(fēng)落山角CO濃度取樣化驗(yàn)測(cè)定結(jié)果分析,工作面第60架到工作面回風(fēng)落山角采空區(qū)均有CO出現(xiàn),第75架、第74架、第73架支架后部出現(xiàn)高溫,溫度分別為39℃、37℃、36℃。這些情況都表明8806工作面采空區(qū)出現(xiàn)了煤炭自燃征兆,存在自然發(fā)火隱患。
2.2自然發(fā)火原因分析
(1)由于該工作面為八采區(qū)的最后一個(gè)工作面,雙鄰采空區(qū),在回采過(guò)程中,進(jìn)、回風(fēng)兩巷處于應(yīng)力集中帶,煤柱承受壓力大、造成了煤柱破碎,裂隙發(fā)育,與相鄰工作面已采空區(qū)溝通,使相鄰已采區(qū)的CO和瓦斯涌入,使工作面CO、瓦斯增大超限。
(2)進(jìn)、回風(fēng)兩端頭斷面縮小,通風(fēng)阻力增大,為保證工作面計(jì)劃風(fēng)量,勢(shì)必加大通風(fēng)壓力,更加大了采空區(qū)的漏風(fēng),增加了氧化帶的寬度。
(3)工作面回采期間,由于雙鄰采空區(qū),工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道承受較大壓力,巷道變形嚴(yán)重,兩端頭高度不足,致使工作面放頂煤效果不好,采空區(qū)遺留大量浮煤,給煤炭自燃提供了良好的“物質(zhì)基礎(chǔ)”。
(4)工作面生產(chǎn)條件的惡化,推進(jìn)速度減慢,使得采空區(qū)遺留的浮煤長(zhǎng)期時(shí)間處于氧化帶內(nèi),增加了自燃發(fā)火的隱患。
(5)8806是高瓦斯工作面,為解決瓦斯問(wèn)題,配風(fēng)量高達(dá)1250m3/min,進(jìn)回風(fēng)端頭壓差150Pa。但隨著工作面的推進(jìn),壓力逐漸顯現(xiàn),使進(jìn)、回風(fēng)兩巷承受較大壓力,巷道變形嚴(yán)重,兩端頭高度不足,使工作面壓差加大到210Pa,造成采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重,加劇了煤體氧化,使得氧化帶寬度加大,氧化時(shí)間增長(zhǎng),更增加了自燃發(fā)火的隱患。
(6)工作面走向高抽巷抽放瓦斯量小。根據(jù)15#煤層工作面的開(kāi)采資料,布置在13#煤層中的走向高抽巷抽放瓦斯純量一般在12-20 m3/min,但8806工作面自開(kāi)采至2月中旬的瓦斯抽放純量最大在6.5 m3/min,根據(jù)工作面走向高抽巷施工時(shí)的地質(zhì)情況,8806工作面采至260m時(shí)走向高抽巷進(jìn)入低凹處,高抽巷頂板壓力較大,且低凹處有積水,可能造成走向高抽巷堵塞,嚴(yán)重影響走向高抽巷的瓦斯抽放量,造成工作面瓦斯和CO超限。
(6)層間壓差調(diào)節(jié)不合理。由于12#與15#煤層間距平均為40-45m,故合理調(diào)節(jié)12#與15#煤層間的壓力較為重要,一礦12#與15#煤層間的壓差一般在60-70mmh2o,可能由于12#煤負(fù)壓降低,導(dǎo)致12#煤采空區(qū)瓦斯及殘存CO下行,造成8806工作面瓦斯和CO超限。
3 綜合防滅火措施
3.1采取開(kāi)區(qū)均壓控制工作面風(fēng)量
工作面停采后,對(duì)工作面兩端頭進(jìn)行整巷,進(jìn)、回風(fēng)兩巷全長(zhǎng)支設(shè)液壓?jiǎn)误w柱進(jìn)行維護(hù),以保證其暢通。打開(kāi)回風(fēng)風(fēng)卡,調(diào)節(jié)采區(qū)風(fēng)卡,使工作面風(fēng)量由1250 m3/min降低到450 m3/min,工作面進(jìn)、回風(fēng)壓差降到73Pa。
合理調(diào)節(jié)與12#煤層的層間壓差,使四尺壓力高于丈八80-90mmh2o,杜絕四尺采空區(qū)瓦斯及殘存CO下行。
3.2封堵采空區(qū)漏風(fēng)通道
(1)掛風(fēng)幛堵漏。為盡可能減少采空漏風(fēng),采用在工作面進(jìn)風(fēng)落山釘板墻骨架,上風(fēng)幛,快速密閉噴漿封閉,阻斷進(jìn)風(fēng)落山向采空區(qū)漏風(fēng)通道,減小采空區(qū)漏風(fēng)。
(2)應(yīng)用注凝膠技術(shù)的方法封堵采空區(qū)區(qū)漏風(fēng)。工作面上下隅角是采空區(qū)漏風(fēng)的主要通道,為增加堵漏效果,又在進(jìn)回風(fēng)落山角及工作面全長(zhǎng)進(jìn)行注膠,對(duì)高溫點(diǎn)煤體進(jìn)行重點(diǎn)注膠,封閉采空區(qū)松散煤體,降低煤體溫度。
3.3 由回風(fēng)落山角引¢226瓦斯管至總回風(fēng),利用主扇負(fù)壓抽排回風(fēng)落山角涌出的CO。調(diào)節(jié)其抽排負(fù)壓,使回風(fēng)落山角處于均壓狀態(tài),使采空區(qū)CO氣體不向工作面放散,保證回風(fēng)落山角CO不超限。
3.4由工作面對(duì)應(yīng)尾巷位置開(kāi)口,采用局扇外部供風(fēng)對(duì)尾巷進(jìn)行整巷,而不從尾巷外部安設(shè)局扇,避免了局扇供風(fēng)壓力對(duì)采空區(qū)的影響。
3.5在工作面回風(fēng)底版等高線最低點(diǎn)施工鉆孔與高抽巷貫通,釋放高抽巷積水,增加高抽巷暢通性,保證高抽巷抽放濃度和抽放量。
3.6尾巷整巷結(jié)束后,及時(shí)將支架前探梁伸出,緊貼煤幫,充分發(fā)揮尾巷的作用。
4、效果
(1)通過(guò)實(shí)施開(kāi)區(qū)均壓控制工作面風(fēng)量、合理調(diào)節(jié)與12#煤層的層間壓差有效地降低了工作面壓差,并采取掛風(fēng)幛、注凝膠等一系列堵漏增阻的措施,大大減少了工作面向采空區(qū)的漏風(fēng),起到了有效防滅火作用。
(2)由回風(fēng)落山角引¢226瓦斯管至總回風(fēng),利用主扇負(fù)壓抽排回風(fēng)落山角涌出的CO。調(diào)節(jié)其抽排負(fù)壓,使回風(fēng)落山角處于均壓狀態(tài),使采空區(qū)CO氣體不向工作面放散,保證回風(fēng)落山角CO不超限。 (3)措施實(shí)施后,工作面回風(fēng)落山角CO濃度由180×10-6降低到40×10-6,上隅角溫度由39℃降低到30℃,工作面3處高溫點(diǎn)成功消除。
(4)工作面于2005年3月21日恢復(fù)生產(chǎn),恢復(fù)回采后,加快工作面推進(jìn)速度,盡快使停產(chǎn)期間采空區(qū)氧化帶進(jìn)入窒息帶,同時(shí)嚴(yán)格放頂煤的管理,盡量減少采空區(qū)遺煤量。回采初期采取了緩慢增風(fēng)的調(diào)壓措施。工作面繼續(xù)采取隨采隨注膠的防火措施,有效地控制了工作面自燃隱患,隨著回采進(jìn)度的加快,回風(fēng)落山角CO濃度及采空區(qū)溫度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì),直至回采結(jié)束,工作面沒(méi)有出現(xiàn)CO超標(biāo),使工作面安全順利地完成了回采和拆除并進(jìn)行永久封閉。
作者簡(jiǎn)介:武文剛 男 陽(yáng)煤一礦通風(fēng)工區(qū)技術(shù)員 助理工程師太原理工學(xué)院陽(yáng)泉學(xué)院