集团总工程师
正高级工程师
1 、工作面概况:
国阳一矿8806工作面位于北丈八井八采区北翼,东邻8804工作面(已采),西邻8808工作面(已采),南接八采区东二新补回风巷,北邻荫营矿界。对应上方为3号煤层及12号煤层采空区。煤层赋存稳定,结构复杂,煤层总厚度最大7.5m,最小6.30m,平均煤厚7.18m。本工作面可采走向长度为710m,采长110.5m,工作面绝对瓦斯涌出量为42m3/min,相对瓦斯涌出量为12m3/t,煤尘无爆炸性,但煤层具有自燃倾向性。
该综放工作面采用“一进两回”、配以走向高抽巷通风系统,U+I+走向高抽巷形式,走向高抽巷沿13#煤层底板布置。该综放工作面于2004年10月22日开采,工作面配风量为1250m3/min,回采4个多月后,回风落山角出现CO,浓度为10×10-6~20×10 -6,该工作面正常采用均压等防火措施,CO浓度趋于稳定。随着工作面的推进,进、回风、尾巷压力逐渐正增大,2005年3月8日0点班,瓦斯检查员检测:工作面回风落山角CO浓度达80×10-6,且工作面机尾3组支架顶部出现挂汗现象,工作面多处不同程度的出现CO,3月10日回风落山角CO浓度上升到180×10-6,架顶后部采空区用红外线测温仪测得温度为60℃,工作面被迫停产。
2 自然发火点的确定及其原因分析
2.1自然发火点位置的确定
通过对8806工作面及回风落山角CO浓度取样化验测定结果分析,工作面第60架到工作面回风落山角采空区均有CO出现,第75架、第74架、第73架支架后部出现高温,温度分别为39℃、37℃、36℃。这些情况都表明8806工作面采空区出现了煤炭自燃征兆,存在自然发火隐患。
2.2自然发火原因分析
(1)由于该工作面为八采区的最后一个工作面,双邻采空区,在回采过程中,进、回风两巷处于应力集中带,煤柱承受压力大、造成了煤柱破碎,裂隙发育,与相邻工作面已采空区沟通,使相邻已采区的CO和瓦斯涌入,使工作面CO、瓦斯增大超限。
(2)进、回风两端头断面缩小,通风阻力增大,为保证工作面计划风量,势必加大通风压力,更加大了采空区的漏风,增加了氧化带的宽度。
(3)工作面回采期间,由于双邻采空区,工作面进、回风巷道承受较大压力,巷道变形严重,两端头高度不足,致使工作面放顶煤效果不好,采空区遗留大量浮煤,给煤炭自燃提供了良好的“物质基础”。
(4)工作面生产条件的恶化,推进速度减慢,使得采空区遗留的浮煤长期时间处于氧化带内,增加了自燃发火的隐患。
(5)8806是高瓦斯工作面,为解决瓦斯问题,配风量高达1250m3/min,进回风端头压差150Pa。但随着工作面的推进,压力逐渐显现,使进、回风两巷承受较大压力,巷道变形严重,两端头高度不足,使工作面压差加大到210Pa,造成采空区漏风严重,加剧了煤体氧化,使得氧化带宽度加大,氧化时间增长,更增加了自燃发火的隐患。
(6)工作面走向高抽巷抽放瓦斯量小。根据15#煤层工作面的开采资料,布置在13#煤层中的走向高抽巷抽放瓦斯纯量一般在12-20 m3/min,但8806工作面自开采至2月中旬的瓦斯抽放纯量最大在6.5 m3/min,根据工作面走向高抽巷施工时的地质情况,8806工作面采至260m时走向高抽巷进入低凹处,高抽巷顶板压力较大,且低凹处有积水,可能造成走向高抽巷堵塞,严重影响走向高抽巷的瓦斯抽放量,造成工作面瓦斯和CO超限。
(6)层间压差调节不合理。由于12#与15#煤层间距平均为40-45m,故合理调节12#与15#煤层间的压力较为重要,一矿12#与15#煤层间的压差一般在60-70mmh2o,可能由于12#煤负压降低,导致12#煤采空区瓦斯及残存CO下行,造成8806工作面瓦斯和CO超限。
3 综合防灭火措施
3.1采取开区均压控制工作面风量
工作面停采后,对工作面两端头进行整巷,进、回风两巷全长支设液压单体柱进行维护,以保证其畅通。打开回风风卡,调节采区风卡,使工作面风量由1250 m3/min降低到450 m3/min,工作面进、回风压差降到73Pa。
合理调节与12#煤层的层间压差,使四尺压力高于丈八80-90mmh2o,杜绝四尺采空区瓦斯及残存CO下行。
3.2封堵采空区漏风通道
(1)挂风幛堵漏。为尽可能减少采空漏风,采用在工作面进风落山钉板墙骨架,上风幛,快速密闭喷浆封闭,阻断进风落山向采空区漏风通道,减小采空区漏风。
(2)应用注凝胶技术的方法封堵采空区区漏风。工作面上下隅角是采空区漏风的主要通道,为增加堵漏效果,又在进回风落山角及工作面全长进行注胶,对高温点煤体进行重点注胶,封闭采空区松散煤体,降低煤体温度。
3.3 由回风落山角引¢226瓦斯管至总回风,利用主扇负压抽排回风落山角涌出的CO。调节其抽排负压,使回风落山角处于均压状态,使采空区CO气体不向工作面放散,保证回风落山角CO不超限。
3.4由工作面对应尾巷位置开口,采用局扇外部供风对尾巷进行整巷,而不从尾巷外部安设局扇,避免了局扇供风压力对采空区的影响。
3.5在工作面回风底版等高线最低点施工钻孔与高抽巷贯通,释放高抽巷积水,增加高抽巷畅通性,保证高抽巷抽放浓度和抽放量。
3.6尾巷整巷结束后,及时将支架前探梁伸出,紧贴煤帮,充分发挥尾巷的作用。
4、效果
(1)通过实施开区均压控制工作面风量、合理调节与12#煤层的层间压差有效地降低了工作面压差,并采取挂风幛、注凝胶等一系列堵漏增阻的措施,大大减少了工作面向采空区的漏风,起到了有效防灭火作用。
(2)由回风落山角引¢226瓦斯管至总回风,利用主扇负压抽排回风落山角涌出的CO。调节其抽排负压,使回风落山角处于均压状态,使采空区CO气体不向工作面放散,保证回风落山角CO不超限。 (3)措施实施后,工作面回风落山角CO浓度由180×10-6降低到40×10-6,上隅角温度由39℃降低到30℃,工作面3处高温点成功消除。
(4)工作面于2005年3月21日恢复生产,恢复回采后,加快工作面推进速度,尽快使停产期间采空区氧化带进入窒息带,同时严格放顶煤的管理,尽量减少采空区遗煤量。回采初期采取了缓慢增风的调压措施。工作面继续采取随采随注胶的防火措施,有效地控制了工作面自燃隐患,随着回采进度的加快,回风落山角CO浓度及采空区温度呈现明显的下降趋势,直至回采结束,工作面没有出现CO超标,使工作面安全顺利地完成了回采和拆除并进行永久封闭。
作者简介:武文刚 男 阳煤一矿通风工区技术员 助理工程师太原理工学院阳泉学院