新型防灭火护顶网在易自然发火回撤工作面使用的实践.pdf

煤矿规代化
2015年第4期
总第127親
新型防灭火护顶网在易自然发火回撤工作面使用的实践
蒋学明
(神华宁夏煤业集团公司石槽村煤矿,宁夏银川750000
摘要由于石槽村煤矿各煤层自然发火期短,自投产以来,回采工作面在回撤收尾阶段采空区经常
出现CO升高等自然发火征兆,造成工作面设备无法及时回收、采掘接续工作紧张等局面,给矿井的
安全生产带来了很大影响。为了解决工作面回撤期间防灭火问题,经石槽村煤矿与山东浩克有限责任
公司联合制作并使用了防灭火护顶网,不仅将采空区和回撤通道完全隔离,通过注氪等措施降低采空
区氧气浓度来减缓自然发火的速度,而且提高了回撤通道的支护强度,达到了回撤期间的安全生产。
关键词自然发火;有害气体;防火护顶网;安全
中图分类号:TD752.2文献标志码:B文章编号:1009-0797(2015)04-0062-03
石槽村煤矿井下煤层自然发火期短(均小于30
天),煤层赋存条件复杂,煤层开采技术条件困难,造
成采煤面回撤工艺复杂,工作面回撤时间长,回撤期
间极易发生自然发火现象。目前,矿井已回撤的工作
面多次发生了CO升高等自然发火征兆,发生火灾后
采用注氮、注水及注泡沫、封堵或注胶等措施未能起
到应有的效果。个别回撤面不得不进行封闭注氮,对
矿井的安全生产和采掘接续造成了很大的影响。另
外石槽村煤矿由于工作面走向短,回采周期短,矿井
lー防火护顶膜;2-防火膜;3-柔性纤维网
每年回撤搬家倒面次数多。因此,解决工作面回撤期
图1防火护顶膜结构组成示意图
间煤层自然发火工作显得尤为突出,必须在传统的
注氮、灌浆等防灭火方法的基础上,研究新的防灭火
措施治理回撤工作面煤层自然发火,为矿井的安全
生产提供有力的保障
种数
1防灭火护顶网的机理及使用方法
(1)机理。通过对影响煤的自燃性能、开采技术、
图2防灭火护顶膜网铺设示意图
漏风、地质因素进行分析,延长煤层自然发火时间的
途径主要有:减小煤的氧化速度、増加散热强度(降低2防灭火护顶膜网的使用及结果分析
温升速度)两种。通过对延长煤层自然发火期的途径
(1)使用工作面概况。1102206工作面为石槽村
进行分析,因为采空区范围大,找不到具体的发热点,煤矿2-2煤层第六个接续工作面,工作面采煤方法
所以增加散热强度、降低温升速度的办法不可取。而为走向长壁一次采全高垮落法采煤,由于受鸳鸯湖
通过防灭火护顶网将回撤通道与采空区完全隔离,通背斜与次一级构造张家庙向斜影响,工作面倾向倾
过注氮降低氧气浓度减小煤氧化速度的途径可延缓角达到30°,倾向长度265m(共计安装支架152架)。
煤炭自然发火,可达到非常好的防灭火效果。
110206综采工作面是我矿地质条件最为复杂的
(2)结构及铺设方法。防火护顶网结构为在柔性个综采工作面,回采期间推进速度慢,采空区局部留
纤维网上加固一层防火护顶膜。护顶膜用风筒布制有浮煤,回撤时施工回撤通道和地坪速度慢。根据石
作,将防火护顶膜粘贴或缝补在柔性纤维网上,同时槽村及相邻矿井相似条件工作面回收经验,回撤
利用风筒胶等材料粘补针眼,防止形成漏风通道,防1102206工作面至少60天,所以回收工作面如果不
火护顶膜1由防火膜2和柔性纤维网3组成,如图采取特殊防灭火措施,将必然造成回撤期间的煤层
1、图2所示。
自然发火现象。
铺设方法。同传统的柔性纤维网铺设方法一致,
(2)采取的防灭火措施。经过认真分析与研究,
不增加任何工序,操作简单方便。
制定了如下防灭火措施:①施工回撤通道期间采用
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防灭火护顶网延缓煤炭自然发火;②布置注氮系统:
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在工作面距停采线30m、60m、90m时,分别在主运顺
槽和回风顺槽埋设3根Φ108mm塑料管路,3根塑
料管在停采线外30m处与注氮管路连接,用于向采
空区注氮;③布置监测系统:开始铺网时,自下隅角
至140号支架段每隔20部支架,通过架间向采空区
图51102206工作面横向O2浓度变化趋势表
5m、10m、15m处各埋设1根東管监测采空区气体浓
110206工作面间0浓度更化
度(同时在130-131号支架间及150-151号支架间再
次布置東管,增加上半部束管布置密度)。在上隅角
131和r
4m、6m、8m处各布置1根束管;在回采过程中,在上
隅角30m、60m处各埋设了1根東管。
=2m:2212"
另外采取了封堵上下隅角、构筑沙袋墙、缩减通
图61102206工作面纵向CO浓度变化趋势表
风量、均压通风等措施,确保防灭火措施可靠。
1102O6工作城向氧气被度要化势图表
(3)防灭火效果分析。通过对采空区数据进行监
测分析,工作面自铺网至封闭已65天,采空区内各
14a122012426
日日日日
项气体仍比较稳定,温度处于合理区间。
角5m2o.2020,1?02020.20.0
1911919.19119.19.1819.ュ8.18.118,19.
31sm11111171フ17117115-16.11611611
2.1温度变化情况及分析
m「afoaァ。a1 643767384R7O87
温度变化情况具体见图1。
图71102206工作面纵向O2浓度变化趋势表
116工作面回题则纵向温度变化总身图
依上述数据反映,我们得出如下结论:
横向上(自工作面向采空区方向)。工作面停采前
采空区CO浓度为90-150ppm,最高为采空区向里
温24
30m处,达到150pm。而使用柔性纤维网后,随着注
氮时间的增长,各点一氧化碳浓度不断降低至Opm
且浓度稳定。采空区从4-60m范围内CO浓度不断
101010101111
1111
月月月月月3月6月9月月月月月
降低,在30m左右降至10pm以下,至60m位置处
22523日日
日?
?日日日
一下角
CO浓度最终降为ppm。O2浓度自外向内浓度降低,
回风液
80支架尾梁
上隔角
采空区从5~15m范围内O2浓度不断降低,在15m
图3温度变化趋势分析图
左右降至3%以下,至30m处降低到2%以下且稳定。
依1102206工作面支架停止移动后各监测点温
纵向上(自机巷至风巷方向)。停采前,采空区内
度变化趋势图表可知:工作面下隅角、80号支架尾梁O2浓度为20%,CO浓度为120pm。但是随着施工回
温度稳定,150号支架尾梁及上隅角处温度呈现上升撤通道和回撤支架,采空区CO浓度明显降低,下隅
趋势,回风流温度在周期内有突增现象。其中回风流角CO持续稳定为m,130-131号架后CO浓度
温度上升是由于温度上升期间回撤通道内施工地坪显示较高(9Op9m左右),但是浓度稳定,说明未出现
释放了大量的热量。从下隅角至上隅角段,各监测点发火征兆。采空区O2浓度明显降低,各点数据均下
温度从下至上逐渐升高。上隅角温度起初最高,温度降至16%以内,上隅角采空区内降低至3%以下。且
仅仅呈现略微上升态势,表明上隅角存在漏