易燃厚煤層超長綜放面采空區(qū)火災(zāi)治理技術(shù)

1、 易燃厚煤層超長綜放面采空區(qū)火災(zāi)治理技術(shù) 1 工作面概況 常村煤礦屬易燃礦井，生產(chǎn)力量180萬 t/a?，F(xiàn)正在回采的21072綜放面是河南省首個(gè)“小煤柱護(hù)巷外錯(cuò)布置的超長綜放面”。 21072綜放面位于礦井唯一主采盤區(qū)21盤區(qū)3個(gè)條下山以東自上而下的第4個(gè)工作面，上、下為已采完畢的21052綜采面和21092綜放面，東為盤區(qū)東部邊界斷層帶，西為盤區(qū)下山愛護(hù)煤柱，屬孤島區(qū)段。走向長1 460 m，傾向長220 m。煤層產(chǎn)狀較平緩，傾角8°17°，可采煤厚6.310 m。圈定范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較簡潔，切眼外220 m范圍內(nèi)有5條落差為12.5 m的斷層。工作面上巷上距21502下巷

2、5.5 m，下距21051下巷16 m。下巷下距21092上巷7 m，上距21091上巷11 m。里段580 m基本為實(shí)體煤，外段全部處于21091,21071,21051采空區(qū)的下層。所采煤層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)下部義馬組23煤，煤巖以亮煤為主，普氏系數(shù)=22.5。煤種低變質(zhì)的長焰煤，揮發(fā)份含量高達(dá)42.3，自燃傾向性極其嚴(yán)峻，自然發(fā)火期1530 d。煤層瓦斯含量整體上較小，相對瓦斯涌出量為1.351.76 m3/t。但受盤區(qū)東翼局部頂板砂巖體條帶自上而下縱貫全區(qū)的影響，工作面沿走向有221 m原始煤層的瓦斯含量較大，相對瓦斯涌出量達(dá)到4.25.77 m3/t。煤塵具有危急性，爆炸指數(shù)48.33。通

3、風(fēng)方式為“U”型上行負(fù)通風(fēng)。 工作面采納自然垮落法管理頂板。割煤高度2.6 m±0.1 m，放煤高度3.67.3 m，采放比為1:(1.251.27)，機(jī)頭、機(jī)尾各3架不放頂煤。 2021年2月8日，工作面回采273.5 m時(shí)，回風(fēng)流CO濃度呈快速增大趨勢，一天時(shí)間內(nèi)由0.006增大到0.024。120架以上支架后尾梁架縫CO達(dá)到0.060.5。130135架的后尾梁架縫CO最大，達(dá)到0.5，但整個(gè)工作面及回風(fēng)流沒有煙霧。上述征兆表明工作面采空區(qū)已發(fā)火。 2 火點(diǎn)位置判定及發(fā)火緣由分析2.1 火點(diǎn)位置判定 精確判定火點(diǎn)位置，是有效，快速滅火的關(guān)鍵。火情消失后，依據(jù)CO氣體涌出特征、采

4、空區(qū)漏風(fēng)特征及近段工作面生產(chǎn)狀況等對火點(diǎn)位置進(jìn)行綜合分析、判定。 1）依據(jù)工作面120架以上支架后尾梁均涌出高濃度CO氣體，且130135架后尾梁架縫CO氣體濃度明顯高于其兩側(cè)，結(jié)合采空區(qū)漏風(fēng)軌跡、CO氣體集中運(yùn)動(dòng)規(guī)律、工作面130架以上頂煤放出狀況，以及130架頂層對應(yīng)于21051下巷的實(shí)際，初步判定發(fā)火點(diǎn)有2處：一是130架頂層的21051下巷下幫松動(dòng)破裂的高溫煤體落入本煤層采空區(qū)后遇風(fēng)自燃；二是工作面下半部局部架后采空區(qū)遺煤自燃。 2）現(xiàn)場觀測期間，機(jī)組在43架停滯時(shí)，4345架后尾架縫CO濃度由0.008錳增到0.3。并且，10架以上后尾梁架縫CO濃度均不同程度增大。當(dāng)機(jī)組上行離開后，

5、該處后尾梁架縫CO濃度突降到0.05，且10架以上后尾梁架縫的CO濃度基本恢復(fù)原狀。依據(jù)工作面局部存在較大風(fēng)壓差時(shí)采空區(qū)的漏風(fēng)軌跡和CO氣體集中涌出特征，可進(jìn)一步判定下部火點(diǎn)位于10架以下局部架后，且距工作面較近。 3）2月4日4點(diǎn)班，氣割工作面下端頭架上側(cè)后立柱頂部連接銷時(shí)，曾引燃過架頂碎煤。并且，自該班起，受工作面下半部頂板破裂，支架工作阻力較小失穩(wěn)倒斜的制約，工作面下口幾乎未動(dòng)。加之當(dāng)時(shí)下隅角巷頂客觀存在高冒區(qū)，其中的碎煤消失自燃隱患時(shí)，前期往往不易被檢測到，落入采空區(qū)后，誘發(fā)自燃的可能性極大。由此可鎖定下部火點(diǎn)位于3架以下、且靠近支架后尾梁的架后遺煤。隨后的滅火實(shí)踐證明了該判定是精確的

6、。 2.2 發(fā)火緣由分析 造成發(fā)火的緣由除煤層自身具有極易自燃的特性外，主要有： 1）工作面3架以下采空區(qū)遺煤發(fā)火緣由 一是未徹底處理潔凈氣割引燃架頂?shù)乃槊海斐蓾撛诘?、最直接的發(fā)火危急源；二是下隅角巷頂高冒區(qū)消失高位自燃隱患點(diǎn)未及早檢測到，支護(hù)棚梁回撤后頂煤塌落，疏松程度增大，觸氧面和吸氧條件由弱變強(qiáng)，氧化速率加快后釋放的熱量積聚；三是受工作面下部支困倒斜扶正的影響，推動(dòng)速度很快，自燃隱患點(diǎn)的外部條件未得到較大轉(zhuǎn)變而使蓄熱環(huán)境遭到破壞。尤其是10架以下，幾乎是原地不動(dòng)。上述因素綜合的結(jié)果則造成發(fā)火。 2）130架頂層的21051下巷遺煤發(fā)火緣由 依據(jù)“O”型圈理論可知，雖然21051工作面早已采過，但沿巷道周邊客觀存在著未壓實(shí)條帶，本分層工作面頂煤放出后，勢必與其連通。加之21072上巷頂板存在多處高冒區(qū)，在礦井通風(fēng)負(fù)壓的作用下，極易形成很難被檢測發(fā)覺的、簡單的“一源多匯”漏風(fēng)通道，造成向頂層采空區(qū)遺煤連續(xù)漏風(fēng)供氧而積熱。隨著工作面對前推動(dòng)，熱煤體落入