预抽钻孔自然发火防治技术实践

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1、预抽钻孔自然发火防治技术实践　　摘要：大平煤矿13111炮采工作面回采初期煤体瓦斯含量、压力较大，经研究决定采用煤壁浅孔抽采及上下副巷顺层消突钻孔抽采。但随着时间的推移，松碎的煤体可能出现自燃。为保证工作面正常回采且避免火灾事故的发生，技术人员研讨出了实施方案，经现场试用后，效果良好，保证了13111炮采工作面安全回采。关键词：煤体自燃；松动圈；堵漏技术中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2013）19-0186-021前言大平煤矿位于河南省郑州市西南50公里处，行政区划属登封市大冶镇。大平煤田位于新密煤田西部，横跨登封市大冶镇和新密市平陌镇，始建于1982年，

2、1986年投产，核定生产能力90万吨/年。大平矿区可采煤层为山西组二1煤层，厚度0.81～23.39m，平均厚度7m。煤层自燃发火倾向等级为三级，属不易自燃煤层，最短发火期为64天；瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。9本项目试验地点为13111炮采工作面，该面回采初期煤体瓦斯含量、压力较大，正常回采期间上隅角及回风流瓦斯较高，影响工作面正常回采，根据《煤与瓦斯突出管理规定》及瓦斯治理需要，经研究决定在13111底抽巷抽采的基础上采用煤壁浅孔抽采、上下副巷超前顺层消突钻孔抽采的方法进行联合瓦斯治理，方案执行后有效地解决了瓦斯问题，但上下顺层超前施工的消突钻孔经负压抽放后约15天左右即出现煤体氧

3、化现象且CO浓度、温度随着时间的推移不断增加，不采取措施进行处理随时都可能出现煤体自燃，如果对出现氧化的钻孔进行停抽，工作面瓦斯问题将制约正常回采。2工程概况2.1工作面位置13111工作面西北部沿13091工作面采空区原下付巷回采（局部处于13091采空区回采），南部为13采区两条下山，东部为我矿尚未开采的工业广场煤柱。2.2上下副巷顺层钻孔施工设计（1）钻孔施工位置。由13111炮采工作面向西5m开始分别在上、下副巷沿煤层倾向进行布孔，由里向外进行施工，根据抽放半径和煤层厚度确定钻孔间距，钻孔深度为上副巷70m，下副巷90m，钻孔重叠长度为10m。钻孔间距为1.2m，上中下各1个孔

4、（底眼距巷道底板0.6m）。9（2）钻孔成孔工艺。采用ZY2300型全液压钻机，Ф89mm钻头，井下压风排粉法钻进。（3）封孔工艺。采用“两堵一注”封孔工艺。3煤体自然热源来源分析3.1煤体自燃学说煤的自燃学说对煤体自燃原因提出了：黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说、自由基作用学说、煤氧复合作用学说等，其中黄铁矿学说提出煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧气相互作用、发生热反应而引起的，具有代表意义。其次，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生SO2、CO2、CO、H2S等气体时，也都是放热反应。因此在散热不良时，必然导致煤的自热与自燃。3.2CO气体来源确定

5、9通过综合分析，随着煤巷掘进工作面的向前推进，破坏了原始煤体的稳定性，煤层巷道两侧的煤壁在一定范围内形成一个松动圈，且大平煤矿所采煤层属典型的“三软”不稳定难采煤层，煤层具有顶板软、煤层软、底板软的特性，巷道掘进、扩修期间顶帮较难控制，随着煤体的脱落松动圈又进一步扩大，顺层钻孔施工期间钻杆又产生震动再次加大了煤体裂隙破坏程度，使空气与深部煤体进行接触，顺层钻孔施工结束后又由于封孔效果较差，钻孔与抽采泵连接进行抽采时负压带动空气进入钻孔深部，钻孔内由于散热效果差，致使出现蓄热现象，达到了煤体自热的条件。4防治煤体自然技术方案的确定对抽采钻孔进行停抽并进行堵孔是解决煤体自燃的最有效途径，但

6、如停抽钻孔势必影响瓦斯抽采率，无法满足瓦斯治理的需要，将严重影响工作面正常安全回采。采用原封孔办法加大封孔深度可阻断漏风通道，但目前经过对比最有效的封孔材料马丽散反应速度较快很容易堵孔，很难达到预期深度，如采用调节配料比例，配料比例难以控制，封孔效果无法达到预期的目的。由煤体自燃发火原理进行综合分析，有效处理巷道周围松动圈，对煤体漏风通道进行封堵，杜绝火灾事故的发生可采取以下技术措施：（1）通过对巷道煤体松动圈进行测试，对巷道施工期间的支护工艺进行改革，采取对煤体压注黄泥浆加固煤体松动圈，堵塞漏风通道，最大限度地减少空气进入煤体深部；（2）局部注黄泥浆不到位地段结合注马丽散浅部堵漏技术

7、进行补充堵漏；（3）对封孔工艺进行革新，采用双管封孔技术进行封孔，加大封孔深度并杜绝堵孔现象的发生；9（4）对钻孔施工过程进行严格监督，打钻期间坚持使用卡子器，固定钻杆摆动范围，防治钻杆大幅度摆动，降低因打钻震动增加煤体破碎；（5）根据煤层自燃倾向性鉴定加强人工及气体监测。5技术方案的实施5.1注黄泥浆堵漏风（1）松动圈的测试。经统计分析发现，随着巷道沿煤层向前掘进，掘进头以及巷道两帮煤体的应力变化影响圈或松动变形特征呈“U”字形状，在“U”字