矿山自燃火灾的性能化防火设计方法探讨
仪器信息网 · 2009-05-20 21:40 · 28496 次点击
摘要:针对不易自燃煤层采煤工作面特殊时期出现的严重自燃发火隐患,通过采取综合防灭火治理技术后,使工作面及采空区的发火隐患基本消除,保证了采煤工作面的顺利回采。
关键词:不易自燃煤层;防灭火;综合治理
1工作面概况
56211采煤工作面采取倾斜长壁悬移支架放顶煤开采,工作面走向长度为720m,平均煤厚1.8m,煤层倾角22~25,地质储量为136万吨,可采储量为100万吨.煤层标高为-506m~-612m.2005年9月鉴定,该工作面煤层为不易自燃煤层,最短自燃发火期为90d,煤尘爆炸指数为21%.
56211工作面为五水平首采工作面,采用U型通风方式,上顺槽采用U型棚支护,下顺槽和切眼采用工字钢T型棚支护,该工作面于2005年5月开始回采。
2工作面特殊时期自燃发火隐患及原因分析
2.1工作面特殊时期自燃发火隐患
56211工作面于2005年10月15日回采过程中工作面中部遇断层,经地质部门分别从56211工作面和56211回风巷进行探测,该断层落差6m,随工作面推进宽度逐渐增大,最大时在工作面连续长度达46m,该断层走向长度为210m。工作面见断层后对岩石段被迫采取放炮破岩,此时工作面已推进210m。2005年11月5日通风区进行防灭火预测预报时期,发现56211工作面、风巷出现CO气体,浓度分别为0.0028%、0.0065%,2005年11月16日56211工作面上隅角CO上升至0.018%,工作面上隅角网内也检查出高浓度CO气体,浓度为0.020%,为及时治理工作面自燃发火隐患,立即对工作面采空区实施连续注浆,但CO仍呈现上升趋势,12月12日经检查化验,工作面CO气体范围扩大,上隅角、工作面出现CO气体,浓度分别为:0.06%、0.042%、0.0022%。同时56211工作面后部的倒眼封闭墙外检查出高浓度CO,浓度为1.984%。
工作面出现严重的自燃发火隐患,回采过程中随时都有被迫封闭的可能。
2.2发火原因分析
分析认为,56211工作面的发火原因为:
1)工作面过大断层期间,推进速度减慢,特别是2005年11月份推进距离不足20m,使采空区自燃带宽度扩大;
2)工作面过特大断层期间,由于地质因素,采空区遗留大量残煤;
3)工作面回采期间风巷淤煤积水较多,清理难度大,加之风巷压力大,造成巷道断面最小处不足2m2上下顺槽通风压差大;
4)56211工作面回采期间与上阶段56211工作面形成漏风通道;
5)工作面内岩石段推过后,未及时垮落形成漏风通道。
针对以上情况经过综合分析认为,主要是采空区存在漏风通道,特别是过特大断层期间,采空区丢煤较多,推进速度减慢,氧化带窒留时间长,加之风巷断面太小,上下端头压差较大,致使工作面采空区出现严重的自燃发火隐患。
3自燃发火隐患的综合治理
3.1罗克休泡沫新型防灭火材料封堵漏风及倒眼封闭墙堵漏
一是在56211风巷发现CO处正上方处布置12个1~2m长的钢管,对56211实施喷浆后利用预埋钢管实施注罗克休,将56211风巷发现CO处正上方进行彻底堵漏封堵;二是对56211风巷、56211倒眼石门封闭墙分别进行了喷浆,同时在56211工作面后部各倒眼石门封闭墙外1m处钉1道临时板墙,对原封闭墙和临时板墙之间的空间实施注罗克休充填加固,杜绝漏风;三是在56211工作面下隅角利用直管向56211采空区实施注罗克休堵漏,材料比例为罗克休树脂:罗克休催化剂为4:1;以上地点共注罗克休材料约12T。对所有漏风源进行了彻底封堵。
3.2采空区注凝胶复合胶防灭火治理
从-506mB10底板巷向56211采空区集中注凝胶,共注玻璃水约20T。另外由通风区防灌队利用ZY-150钻机从风巷10处根据顶、底区巷道空间关系,向上阶段56211工作面采空区打钻,同时向56211采空区集中注凝胶,利用胶体的凝固性,分别对巷道、密闭周围进行封堵加固堵漏,消除漏风防止自燃发火。
3.3利用FSAMEA新型防灭火材料堵漏阻燃治理发火隐患
1)实施56211采空区注MEA方案。即:在56211工作面下顺槽设1临时注MEA泵站,将MEA和水按5‰的比例配成阻化剂。用泥浆泵加压后,通过泥浆泵管路与采空区预埋注MEA管路联通,自下隅角开始40M范围内喷洒阻化剂,每20m为1个喷洒点,每点喷洒时间为15~20min,下隅角喷洒时间为30~40min,利用工作面微量漏风使MEA进入采空区,使采空区后部形成1条防灭火阻燃带.起到阻止采空区遗煤自燃的作用。
2)在-506mB10底板巷所有顶、底区工作面倒眼封闭墙外2~3m处打设1道煤袋墙将碎煤与FSA混合后装袋),并在两封闭墙中间留设1趟注浆管,进行注浆,使其充分混合,起到封堵漏风的作用。
3.4均压措施
1)单调压气室——连通管闭区均压。即在56211工作面倒眼封闭墙外新建1道高质量密闭墙(保证调压气室的气密性),与原封闭墙之间形成1个单独的调压气室,同时从调压气室内敷设2根装有调节闸门的Φ5mm金属管至火区进风侧,调节闸门安设在距调压气室2~4m处,调压管内若压力较小,可在调压管进风侧设置通风设施实施增阻,以增加管内压力,调压管连接完毕后要在调压气室外安设水柱计,对调压室与采空区之间的压差进行测定。连通管闭区均压实施后,使56211工作面倒眼封闭墙外压差逐渐平衡,同时56211风巷和上隅角密闭内CO下降明显。特别是56211工作面倒眼封闭墙内的CO浓度短期内由1.984%降至0.01%以下。
2)开区均压。一是优化56211工作面通风系统,及时封闭56211回风巷倒眼石门,保证通风系统的稳定性;二是加大上槽清淤力度,保证风巷回风断面,减小上下端头压差;三是工作面实施减风方案,即工作风量由1000m3/min逐步至650m3/min,降低采空区内部压差,减少采空区漏风量。
4治理效果分析
1)通过密闭喷浆堵漏、均压、注凝胶、复合胶利用FSA、MAS、罗克休等新型防灭火材料对56211工作面发火隐患进行综合治理后,工作面上隅角、风巷的CO于2006年4月20日全部降为0,治理效果明显。
2)工作面过断层期间,断层淋水及注浆水渗入风巷造成风巷淤煤积水严重,矿及时安排修护队在风巷清理淤泥,降底了上、下端头风压差,采空区防灭火工作面仍应重视。
3)采煤工作面倒眼后要及时进行封闭,必须加强封闭质量,并及时灌浆,加强防灭火预测预报。