陳鵬輝

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047105）

1 工作面概述

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司1211工作面位于井田二采區(qū)，工作面走向長度為1500m，傾向長度為220m，回采煤層為下二疊統(tǒng)山西組下部的3#煤層，平均厚度為6.95m，煤體呈黑色，粉末狀，以亮煤為主，夾暗煤，半暗型及鏡煤條帶，玻璃光澤，含少量葵鐵礦，煤質(zhì)為貧瘦煤。煤層具有發(fā)火傾向，發(fā)火期為44d。1211工作面采用“U”型通風(fēng)方式，截至目前工作面55m。

1211工作面回采至31m處揭露一條正斷層f1，斷層落差為1.1m，傾角為55°，受斷層影響工作面頂板破碎、煤壁片幫嚴(yán)重，導(dǎo)致回采速度大大降低，平均回采量為1.5m/d。工作面采用留底煤仰斜回采法過f1斷層，仰斜角度為7°。工作面在過斷層第三天通過采空區(qū)埋管監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，距工作面上隅角5m處回風(fēng)巷內(nèi)CO濃度達(dá)0.0044%，當(dāng)工作面過斷層第七天回風(fēng)巷CO濃度升高至0.0062%，且隨著時(shí)間推移CO濃度成逐漸上升趨勢。所以為了保證1211工作面安全回采，避免工作面出現(xiàn)火災(zāi)隱患，司馬礦通風(fēng)部對1211工作面過斷層期間采空區(qū)CO濃度超限原因進(jìn)行分析，并對采空區(qū)采取了聯(lián)合防滅火措施。

2 采空區(qū)CO濃度超限原因分析

1）煤體氧化時(shí)間長；1211工作面切眼在形成后需進(jìn)行設(shè)備安裝對接，共計(jì)用時(shí)45d，在此期間工作面暴露煤層與空氣接觸時(shí)間長，當(dāng)工作面回采至41m處時(shí)揭露f0斷層時(shí)，回采速度降低，從而進(jìn)一步加大了煤體與空氣接觸時(shí)間，特別是遺留在采空區(qū)內(nèi)的破碎煤體得到進(jìn)一步氧化，從而發(fā)生自燃現(xiàn)象。

2）采空區(qū)遺煤多；1211工作面采用留底煤仰斜法過f0斷層，工作面從41m處回采至55m處共計(jì)留底煤達(dá)3706t，且隨著工作面推進(jìn)底煤全部甩入采空區(qū)內(nèi)，從而造成采空自燃發(fā)火隱患。

3）采空區(qū)漏風(fēng)量大；1211工作面采用“U”型通風(fēng)方式，在工作面進(jìn)風(fēng)上隅角處無進(jìn)風(fēng)巷與采空區(qū)無任何擋風(fēng)設(shè)施，造成部分風(fēng)流直接進(jìn)入采空區(qū)；同時(shí)工作面在過斷層期間采用帶壓間隔移架，即工作面采煤機(jī)上行每割煤50m后及時(shí)移架，然后繼續(xù)割煤，在此期間已移架與未移架之間存在漏風(fēng)間隙，造成采空區(qū)漏風(fēng)量加大。采空區(qū)漏風(fēng)量大為煤層自燃創(chuàng)造了有利條件。

4）發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)敏度低；1211工作面安裝的普通埋管監(jiān)測系統(tǒng)敏度低，當(dāng)采空區(qū)內(nèi)出現(xiàn)CO涌出時(shí)不能及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測效果差，一旦采空區(qū)內(nèi)發(fā)生自燃發(fā)火現(xiàn)象時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

3 綜合防滅火措施及效果分析

為了有效遏制1211采空區(qū)煤層自燃，避免重大事故發(fā)生，司馬礦通風(fēng)部通過技術(shù)研究，決定從減少采空區(qū)漏風(fēng)及遺煤量、采空區(qū)注氮以及安裝高敏度監(jiān)測系統(tǒng)等幾方面入手，降低采空區(qū)CO涌出。

1）降低采空區(qū)漏風(fēng)量；1211工作面在回采過程中采空區(qū)漏風(fēng)主要來自于機(jī)頭處上隅角以及間隔移架時(shí)支架間隙，司馬礦通風(fēng)部通過研究在1211運(yùn)輸順槽距機(jī)頭15m處安裝“Z”型風(fēng)障，引導(dǎo)風(fēng)量直接進(jìn)入工作面；同時(shí)工作面在過斷層期間間隔移架時(shí)在相鄰支架間隙處安裝柔性可伸縮風(fēng)障，從而降低采空區(qū)漏風(fēng)量。

2）采空區(qū)注氮；1211工作面采用ZH-800-98型地面固定碳分子篩制氮機(jī)制氮，注氮管路埋放在工作面上隅角處，采用直徑為108mm的鋼管作為注氮管路且伸入采空區(qū)內(nèi)長度為50m，隨著工作面推進(jìn)50m后開始注氮，并埋設(shè)第二條注氮管路，當(dāng)?shù)诙l注氮管路埋入采空區(qū)50m后第一條注氮管路停止注氮，并對第二條管路重新接管注氮；采空區(qū)注氮時(shí)管路出口壓力為0.6MPa，注氮量為420 m3/h，氮?dú)鉂舛炔坏玫陀?7%。

3）減少采空區(qū)遺煤；1211工作面采空區(qū)遺煤主要來自于仰采過f0斷層期間的底煤，所以為減少采空區(qū)遺煤已調(diào)整工作面過斷層回采方法，應(yīng)采用偽斜回采法過f0斷層，即在過斷層前進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)面，使工作面方向與斷層走向方向平行，然后偽斜回采至斷層帶時(shí)采用爆破法強(qiáng)行過斷層，工作面過斷層后再次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)面，使工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，采用該方法過斷層可有效減少采空區(qū)遺煤量。

4）安裝高敏度采空區(qū)發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)；1211工作面采空區(qū)原安裝的是普通型發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)，測量誤差大、監(jiān)測敏度低且監(jiān)測系統(tǒng)束管管路長等確定，而且整個(gè)工作面僅在上隅角處安裝監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)量有限；所以通過研究決定對1211采空區(qū)安裝JSG5型煤礦自然發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是光譜技術(shù)，具有氣體預(yù)處理功能、氣體流量控制及顯示功能等，且具有能夠及時(shí)就地取樣、實(shí)時(shí)分析、結(jié)果高速上傳、監(jiān)測及時(shí)敏度高等優(yōu)點(diǎn)，工作面共安裝三臺(tái)JSG5型監(jiān)測系統(tǒng)，分別安裝在55#支架、145#支架以及上隅角處，如圖1所示。

圖1 司馬礦1211工作面綜合防滅火系統(tǒng)布置示意圖

4 應(yīng)用效果分析

1）通過采空區(qū)安裝的JSG型發(fā)火束管監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，1211工作面采取減少采空區(qū)漏風(fēng)量以及注氮措施后，采空區(qū)內(nèi)O2濃度由原來的16.28%減低至5.5%，CO平均濃度由原來的0.0055%降低至0.0017%，由此可見減少漏風(fēng)量可有效延長了采空區(qū)破碎煤體氧化時(shí)間，避免采空區(qū)火災(zāi)事故發(fā)生；注氮措施后可稀釋采空區(qū)內(nèi)氣體，但具有一定滯后作用，可起到輔助防滅火作用。

2）通過偽斜回采法過斷層時(shí)，減少了采空區(qū)遺煤量達(dá)3700t，有效阻止了了采空區(qū)煤體自燃事故發(fā)生，同時(shí)與傳統(tǒng)仰斜法相比，偽斜回采法過斷層提高了工作面回采速度，平均回采進(jìn)度達(dá)5.0m/d，回采后采空區(qū)及時(shí)垮落，縮短了采空區(qū)內(nèi)破碎煤體氧化時(shí)間，減小了氧氣與破碎煤體接觸面積，降低了自燃發(fā)火隱患。同時(shí)在工作面三處安裝JSG型高敏度發(fā)火監(jiān)測系統(tǒng)，可精準(zhǔn)對采空區(qū)CO進(jìn)行監(jiān)測，為采空區(qū)及時(shí)采取滅火措施提供實(shí)時(shí)依據(jù)。

5 結(jié)束語

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司通風(fēng)部通過技術(shù)研究，對1211工作面在過斷層期間采空區(qū)CO濃度升高原因進(jìn)行合理分析，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況采取了注氮、安裝風(fēng)障、調(diào)整回采方法以及安裝高敏度監(jiān)測裝置等聯(lián)合預(yù)防措施，實(shí)踐證明采取措施后，有效降低了采空區(qū)CO涌出量，避免了采空區(qū)自然發(fā)火隱患，保證工作面安全高效回采，取得了顯著成效。