平顶山天安煤业股份有限公司九矿己二采区己16-17-22041采煤工作面, 采用炮采工艺一次采全高。日生产能力为500t。该工作面开采过程中, 其采空区与上履及邻区的己15-22040、己16-17--22021工作面采空区多处联通, 形成较大的通透性空间。投产后2个月, 工作面上隅角出现CO, 随后在工作面内、采面回风流出现CO, 且呈上升趋势。因此采取向采空区注氮气、注黄泥浆, 利用罗克休树脂封堵漏风源, 调整采空区压力平衡关系等多种手段, 有效的控制并消除了采空区自燃隐患, 确保了该工作面的正常回采。
1 工作面及区域概况
1.1 工作面布置
己16-17--22041采煤工作面位于己二采区西翼, 东邻己二皮带、轨道及回风下山, 西部至边庄逆断层, 上部为己17-22021采煤工作面和己15-22040采煤工作面, 下部西段为矿井井田边界, 工作面标高处于-541.7m至-604.8m, 平均走向长度270m, 倾斜长度为78m, 可采储量为7.3万t。煤层厚度2~4.5m, 煤层倾角:12°~17°。工作面采用U型通风方式。进、回风巷断面规格均为12m2, 自燃倾向性属容易自燃, 自然发火期为1个月, 爆炸指数为39.43, 该面绝对瓦斯涌出量1.6m3/min, 相对瓦斯涌出量9.9m3/t, 开采初期工作面配风量760m3/min, 适应工作面通风和瓦斯治理的需要。在工作面回风巷每隔2m打抽放瓦斯钻孔, 利用井下临时抽放系统进行瓦斯抽放, 回采过程中, 采空区顶板垮落时, 在回采过程中依靠上隅角抽放解决工作面的瓦斯超限问题。
1.2 邻区概况
己二采区己16-17-22041煤层一段上履己15-22040工作面和己16-17-22021工作面已回采完毕, 己15煤层与己16-17煤层层间距为5~13m, 个别地段最小间距2m。前2个工作面回采期间和完毕后 (均存在着煤层自然发火隐患) , 由于己16-17-22041采煤工作面回采放顶时与上部采空区漏透, 造成了己16-17-22041采煤工作面与己15-22040工作面和己16-17-22021采后采空区全部联通。
2 自然发火隐患发生过程
该工作面回采2个月后, 推进43m, 上隅角出现CO, 测定CO浓度为20ppm, 工作面向前推2m后, CO浓度逐渐增大, 最大为700ppm, 采面回风流最大35ppm, 并且9号支架至12号支架老塘侧均查出CO (9号支架CO20ppm, 10号支架CO35ppm, 12号支架CO20ppm) , 采空区有大块岩石垮落, 并伴有空气温度33℃, 根据现场分析, 判定是该工作面已推进到上部的己15-22040工作面切眼位置。在工作面放顶时, 上部采空区跨落后, 采空区CO即涌出。
3 治理措施
3.1 排查和堵漏相关巷道和密闭
原己15-22040风巷密闭发现CO浓度达70ppm后, 对该附近区域与该工作面相关联的密闭进行了排查, 未发现重大漏风问题。接着对己15-22040风巷密闭和己15-22040工作面停采线位置进行了喷浆处理, 及时消除了己15-22040风巷密闭的CO。
调整该工作面风量, 由原来的760m3/min降到550m3/min, 并在回风处打一道均压调节风门, 以降低回风巷的通风负压, 减少其与采空区的负压差。因此, 工作面上隅角CO含量和己15-22040风巷密闭CO含量均呈下降趋势, 也证明该工作面与上部采空区相通联。
为减少工作面回风流CO浓度, 每隔3m在上隅角处注“罗克休”树脂充填, 堵住上隅角CO涌出。
3.2 调整采空区压力分布以减少采空区的漏风
利用压力测定器在入风巷和回风巷测定风压2次, 调整回风调节风门和风巷风门, 使采空区内压力达到平衡, 并减少外围向采空区漏风。
3.3 利用氮气及罗克休树脂防火
采用1台DM-400型井下移动式膜分离制氮机, 产氮量400m3/h, 浓度>97%, 氮气压力>0.85MPa, 安装在-390m水平, 入风巷铺设1趟Φ108mm的管路至工作面下隅角, 埋入后部采空区以内30m。24h不间断的向采空区内注入氮气, 以置换采空区的其它气体, 且主要目的是降低采空区的氧气含量, 在工作面与采空区之间形成隔离带, 减少采空区后部的CO向工作面的流入量。同时, 利用多功能泵在上隅角每隔3m注“罗克休”封堵。
3.4 黄泥注浆防火
采用地面灌浆站, 在回风巷铺设1趟Φ108mm的管路至工作面上隅角, 埋入后部采空区以内10~30m, 迈步式向后延接。不间断的向采空区内注入黄泥浆, 在工作面表面形成保护层, 以减少采空区自燃。
3.5 采空区注水防火
在采面老塘侧, 接入水管由救护队员三班进行注水, 注水量以湿透采空区浮煤为准, 水进入采空区后吸热降低采空区温度也会蒸发, 产生大量的水蒸气, 可降低空气中氧气的浓度, 有利于惰化防灭火区域。
4 防治效果
1) 对采空区连续不间断注入氮气, 在上隅角利用多功能泵注入“罗克休”后, 减少了采空区漏风, 降低了采空区氧气含量, 采样观测结果表明, 上隅角CO浓度由700ppm降至20ppm, 至到安全回采结束。
2) 通过对与采空区相联通的己15-22040工作面己16-17-22021工作面有关密闭进行堵漏及对原己15-22040机巷原停采线位置进行喷碹, 并通过压力调整改变采空区内压力分布, 有效的减少了采空区的漏风。通过上述工作, 确保了己16-17-22041工作面正常回采。
从隐患发生到消除灾情, 前后历时近60d, 工作面安全推进了91m, 保证了的正常生产。
5 结论
1) 封堵漏风通道, 对相关区域巷道和密闭进行排查、及时封堵, 最大限度的减少采空区漏风, 是防治多处联通条件下工作面自然发火的有效措施。
2) 均压技术、减少漏风通道、采空区内注入黄泥浆, 使采空区遗煤表面形成保护层, 减少煤的氧化, 采空区注水, 降低了温度, 采空区注氮, 减少了采空区氧气含量, 上隅角、架间注罗克休等防灭火技术的综合运用, 是多处联通条件下工作面防治自然发火的又一有效措施。
摘要：平顶山天安煤业股份有限公司九矿己二采区己17-22041采煤工作面在开采过程中, 其采空区与上履煤层采空区大范围联通, 存在的发火隐患, 采取了向采空区注氮气、注黄泥浆、利用罗克休树脂封堵漏风源、调整采空区压力平衡关系等多种手段, 得到有效控制并被消除。
关键词：采空区,注氮,注黄泥浆,罗克休,均压,防灭火