采空区防治煤炭自燃发火综合技术的应用
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摘 要：袁店一井煤矿10煤具有Ⅱ类自燃发火倾向性，其首采工作面面收作后，采取堵漏风、均压技术等综合防火措施，切断了采空区的漏风通道，同时加强预测预报，有效地预防了煤层自燃发火事故的发生。
关键词：采空区 自燃发火 综合技术
中图分类号：TD75 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（c）-0133-02
袁店一井煤矿于2011年12月建成投产，核定生产能力180万吨/年。矿井采用立井开拓，生产水平-748 m，回风水平分别-675 m、-345 m。混合式通风，由副井进风，中央风井和南风井回风，矿井总风量为15500 m3/min。首采的1021工作面，走向长为610 m，倾斜长140 m。煤层平均厚度4.4 m，平均倾角10.5°，采用倾向后退式采煤法，一次采全高全部垮落法管理顶板，综合机械化采煤工艺，采用U型通风，供风量平均1700 m3/min。开采的10煤层经鉴定为Ⅱ类自燃煤层，爆炸指数为25.98。
1 综合防火技术措施
1.1 采空区封闭
采煤工作面收作后，在工作面停采线至采区主进（回）风巷之间构筑密闭墙，把采空区封闭起来。采空区封闭墙封闭效果的关键问题是合理选择封闭墙的位置。工作面封闭墙位置必须远离工作面收作线位置，并避开应力集中区和构造带。若因条件的限制，封闭墙建在应力集中区域内，必须提高封闭墙的质量。采空区封闭墙采用双瓦石双道封闭，两道封闭墙间距为2m，墙体内注水泥砂浆，中间2 m空间用黄泥浆进行充填。封闭墙施工时必须刷帮掏槽，刷帮深度不小于500 mm，掏槽深度不小于800 mm，并见硬帮硬顶。封闭墙施工前先对封闭墙前后5 m范围内的围岩进行加固并施工2.4 m钻孔使用水泥砂浆对上顶、帮围岩裂隙封堵，对封闭墙面及墙前巷道进行喷浆，喷浆厚度不小于100 mm，防止采空区的漏风。
1.2 利用均压技术减少采空区漏风
所谓均压是指均衡漏风通道进出口两端的风压以杜绝或减少漏风的措施，也是一种增加或降低某点压力改变漏风方向的措施。封闭的采空区与其相邻的风路形成角联网路，采用调阻的方法，使角联网路两端的压力相等，从而减少采空区的漏风。
1021工作面封闭后，1021回风联巷作为102变电所和绞车房的回风通道，从而加大了1021机巷与1021风巷之间的压差。（如图1）
由图2所示，1021工作面采空区上下两端的压差为：h23=R漏×Q漏
从式中可以看出，采空区漏风量Q漏取决于漏风风路两端的压差h23和风阻R漏，R漏∞或h230时，Q漏0。由于采空区有一定空隙，所以R漏不能达到无限大。只要有压差h23存在，Q漏就不可避免。因此只有调节采空区两点之间的压差，使之趋近于0，才能防止采空区漏风。
1021风巷回风联巷作为变电所和绞车房的回风通道，所以在回风侧调压较为困难，需要在进风侧进行调节。调节方法如图1所示：（1）拆除1021机联巷内风门M，（2）在1021机巷车场内构筑调节风门N。调节风门N的风量，使R1R4≈R2R3，消除采空区风流流动，达到减少采空区漏风量。
1.3 预防灌注黄泥浆
1021工作面机巷标高高与风巷标高，在工作面回采至收作线50 m位置处时，在机巷敷设一路2时灌浆管路，灌浆管路在收作线位置处留设一路三通，向工作面方向延伸30 m。工作面封闭后从地面灌浆站对采空区进行灌浆，将采空区内浮煤形成阻化黄泥覆盖层，隔绝空气，阻止浮煤氧化。
2 预测预报
矿井安装了KSS-200型束管监测系统，在正常回采期间在工作面风巷敷设了一路PE-ZKW-8X1型单芯束管，通过束管对采空区气体进行监控，以预测煤层的自燃性。在工作面回采至收作线30～50 m位置处时，开始用2时的管路将束管套入其中进行保护，一直至封闭墙外位置处，通过束管对采空区内气体进行动态监测。为了提高气体监测的准确性，防止束管监测系统出现较大的误差，同时采用人工取样分析，保证监测数据的准确可靠性，以便于及时发现和处理煤层自燃隐患。
3 结语
采空区密闭墙隔离堵漏风、均压技术及预防灌浆等综合治理措施，改变了煤层自燃倾向特性，消除了煤层高温蓄热条件，切断了采空区漏风通道，有效地预防和处理采空区煤层自燃，为矿井安全生产提供了有力保障。但影响采空区自燃的因素很多，在实际工作中，应认真分析原因，采取针对性的措施，才能取得预期的效果。
参考文献
[1] 张国枢，谭允祯，陈开岩，等，通风安全学（修订版）[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.