一、项目背景
某煤矿采用综放开采工艺，工作面平均煤厚在16.34m左右，采高为4.0m，采放比为1:3.1。当工作面推进速度慢时，因采空区遗煤存在和氧气进入、工作面漏风等极易发生遗煤自燃现象；另外，综放工作面因采放工艺限制，停采前30-50m不放顶煤，采空区遗煤较厚；受矿压及采动影响，末采期间及末采前一段时间煤体易产生裂隙造成漏风，从而引发残煤自燃。该煤矿煤炭自燃发火期短，属于极易自燃煤层，因此，采空区的防火、灭火工作是矿井生产重点和难点工作之一。
二、研究内容
1.常见的防火、灭火技术
主要有堵漏技术、均压技术、注水和灌浆技术、密闭工程技术、胶体防灭火技术等，主要技术及防灭火示意图如下图所示：
图1 工作面上下顺槽封堵及注胶防灭火平面示意图
图2 工作面停采时注胶防灭火平面示意图
图3 顺槽预埋管道注氮防灭火平面示意图
上述防灭火技术只能对顺槽和停采线附件区域进行火灾预防和治理，不能对采空区中部区域着火区点进行预防和治理。
由于采空区的自燃发火点不易检测、确定，因此给防火、灭火工作带来困难。另外综放工作面采空区由于顶板破碎冒落不易形成注孔，增加了采空区中部防灭火的难度。为解决采空区自燃发火的预防和治理难题，不连沟煤矿利用大口径探水钻望采空区钻孔，利用钻杆内部孔径进行采空区全断面灌浆和注氮，有效地处理了采空区煤炭自燃发火问题。
三、采空区全断面火灾预防和治理方法
图4 采空区全断面灌浆示意图
采空区全断面火灾预防和治理的具体做法是在相邻工作面顺槽采用ZDY-3500LP型钻机向采空区平行于工作面钻孔，钻杆直径为φ73mm，钻杆内经为φ63mm，长度为800mm，钻孔长度和工作面长度相当。利用钻杆内部孔径对采空区进行灌浆，每次灌浆时间和灌浆量根据实际情况制定；然后逐渐撤除一定长度的钻杆后再次进行灌浆，并确保两次灌浆区域重叠覆盖；多次重复操作后确保采空区全断面进行了灌浆封堵，然后进行下一个钻孔全断面灌浆操作，采空区全断面灌浆示意图。
图5 采空区全断面灌浆示意图
图6 采空区全断面灌浆示意图
四、应用分析
该煤矿在F6209综放工作面生产时，在距停采线180m附近由于工作面推进速度慢，采空区出现煤炭自燃趋向，工作面CO含量最高为130ppm，CO2含量为0.5%；为保证工作面顺利完成生产，在F6210 工作面顺槽向采空区打钻，利用探水钻钻杆内部孔径对采空区进行了灌浆处理，使工作面CO含量降低为23ppm，CO2含量降低为0%, 有效地遏制了采空区发火事故的发生。
采用此方法可实现快速灌浆作业，在不确定着火点时进行采空区全断面作业，有效封堵了漏风，降低、杜绝了发火隐患。采用此方法灌浆可在工作面后方进行，不影响综放工作面的正常生产。利用此方法可弥补上下端头注浆、注氮防灭火的不足，与其它防灭火方法配合后可实现采空区发火隐患区的全面治理。
利用大口径探水钻的钻杆内部孔进行采空区全断面灌浆的局限之处是只能对采空区底部进行连续灌浆处理，无法实现采空区顶部的连续灌浆作业；另外一个不足之处是该方法对着火初期的预防和治理效果好，一旦着火区温度升高会影响钻孔的钻探和浆体的输送。
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