特厚易燃多煤层下分层综放仰采过断层期间综合防灭火技术的研究与应用

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1、特厚易燃多煤层下分层综放仰采过断层期间综合防灭火技术的研究与应用【摘要】受产能限制，净石沟煤矿下分层21515综放工作面仰采过F2逆断层，期间工作面反复出现垮帮冒顶、支架倾倒、接顶不实、挤架咬架、推移困难等现象，多次陷入停产、半停产状态。根据工作面推进速度缓慢，煤层自然发火期短，地质条件复杂，空间位置特殊的现状，积极采取了以监测预报、堵漏隔离、阻化惰化、降温增湿等综合防灭火措施，在工作面平均日推进0.35m情况下，持续防火攻坚150d,工作面实现了零发火，确保了矿井生产安全，为适应矿井深部开采复杂条件下火灾预防和治理提供了技术借鉴。【关

2、键词】特厚易燃分层开采过断层综合防灭火1工作面概况21515综放工作面位于矿井西翼二采区二区段，属煤5层下分层工作面，采用倾斜分层走向长壁综合机械化低位放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板，“U”型后退式上行通风，运输顺槽732m,回风顺槽710m,切眼90m,煤层均厚12m,倾角28°。21515工作面开采煤层为黑色、半暗半亮型长焰煤，煤质低灰、低硫、中磷，属易自燃煤层，自燃倾向等级为"I”级，最短自燃发火期为18d,且煤尘具有爆炸性，爆炸指数33.69%O2发火原因分析：2014年3月14日，工作面个别架顶、架尾C0浓度和温度明显上升，

3、尤其是工作面上段54#-59#支架区域和下段7#-21#支架区域，C0最高达286ppm,温度27°C,自燃发火征兆明显，防火形势严峻。综合分析，原因如下。2.1开采煤层极易自燃。煤5层本身属于长焰煤，是易自然发火的煤层，其自燃倾向等级为"I”级，最短自燃发火期为18d左右，自然发火期3-6个月。2.2空间位置特殊。回采的21515综放工作面其上部为煤5上分层21514综放工作面采空区，在21514综放工作面采空区上部2〜6m垂高又有煤4-2层21423综放工作面采空区，这样该区段在垂高约20m的高度上就有3个采空区近距离重叠，形成了多

4、重易燃煤层采空区，在空间上呈立体自然发火带，上下通透，漏风环境复杂，供氧条件充分。2.3地质条件复杂。一方面，揭露断层带将工作面沿倾向分为煤-岩-煤三部分，即工作面上段54#-59#支架区域和下段1#-20#支架区域为煤层，中部为煤岩混合体，受张拉、挤压、揉搓等作用导致煤层错位，裂隙发育，工作面顶板呈煤、岩破碎状，致漏风通道增多，采空区浮煤堆积量大，且破碎带交界处煤岩分离明显，整个工作面稳定性极差，架前、架顶易超前破碎垮落，抽槽冒顶现象严重，架顶漏空高冒区较多，煤体漏风蓄热条件充分；另一方面，过断层推进期间，受工作面爆破碎岩、采煤机强行

5、割岩，支架阀组窜液，通风断面减小等外界因素影响，工作面产生热量增多。2.4推进速度缓慢。截止2014年7月15日，工作面沿走向累计推进不足52m,月推进距离最大13m,最小9.5nio推进度（见表1）3综合防火措施：3.1定点监测预报措施。1）专职瓦检员定点监测汇报。过断层开采初期，在21515综放面安排专职瓦检员利用光干涉瓦检器、英思科MX4便携式多参数报警仪等，对工作面、上下隅角等地点的CH4、CO等有害气体、02含量、温度实行三班蹲点监测汇报，发现问题立即汇报处理。2）人工采样分析。信息中心安排专人对工作面支架后尾梁侧的高温点、气

6、体异常区域通过负压采样泵、气囊进行气样采集，并送到地面实验室进行色谱化验分析，检测气样中02、N2、CO、C02、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等参数情况，掌握采空区浮煤蓄热氧化动态。3.2采空区堵漏、浮煤阻化措施。在工作面上、下隅角各码放一道严实的黄土墙，墙体紧贴煤壁，缝隙用黄泥做封堵处理，并在墙体外侧设置导风障,将上、下隅角端头漏风通道堵死，坚持做到工作面上下端头“走时设置导风轉，停时码黄土密封墙”的原则，要求黄土墙封堵工作随工作面及时跟进，以减少采空区漏风供氧。对于工作面上、下段煤体裸露部分、断层分离空间、煤岩交接部分、支架

7、架缝等区域利用筛选的细黄土和成黄泥进行抹满封堵，特别是在工作面支架倾倒停止推进的情况下，在架尾老塘侧以里码放一道致密的黄土隔离墙（筛选的细黄土装在编织袋中，注水浸湿，形成泥浆），缝隙利用黄泥浆二次抹满封堵，使其与岩石段部分接壤为一体，从架尾、架缝、老塘连成一体，将采空区与外界彻底隔离，形成独立的密闭空间，封堵漏风通道，打破供氧平衡条件。3.3科学注氮防火措施。首先，结合我矿多重采空区立体''三带”考察结果，氧化带位于10m〜45m范围，故在21515综放面运输顺槽预埋单趟4寸注氮拖管（深度34m）的基础上，再增加一趟2寸注氮管路，埋入深

8、度11m左右，氮气释放口高于底板500mm,直对氧化带进行注氮，目的在于通过氮气的排氧惰化及吸热降温作用，抑制氧化带浮煤自燃。其次，将注氮时间由原来的6h调整为24h连续注氮，并打开上分层21514采空区和