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发布日期:2019-12-09  浏览次数:187
 摘 要:层综合机械化分层开采,在回采顶分层过程中,采空区内底煤较多,易发生采空区内的煤炭自燃现象,针对这一特点,在采取普通的防灭火措施过程中,创新采取普通上风巷采空区灌浆结合工作面架尾全面洒浆系统,可以防止厚煤层综采工作面顶分层开采中采空区内煤炭的自燃发火,并为下分层综采形成很好的再生顶板。

关键词:采矿;综采;厚煤层;分层开采;洒浆;防火 
0.引言
谢一矿1952年11月投产,设计年生产能力为30万t。2005年底,谢一矿和望峰岗矿建项目部进行合并后,设计年生产能力达300万t。望峰岗矿井井田面积约19.6平方公里,主采煤层共6层,平均总厚为22.46米,煤层赋存稳定。全井田地质储量5.61亿吨,可采储量2.90亿吨,且煤质优良,以低~特低硫、中~低灰、中~中高发热量、中挥发份、含油~富油的焦煤为主。
谢一矿北与新庄孜煤矿毗邻,南至隗店断层(浅部以新谢边界和Ⅵ一Ⅶ为界),西以A1煤层露头线为界,东止于一1200mC15煤层等高线,矿井浅部(一660m以上)走向3.29k,深部(一660m以下)走向8.1km,全矿井总面积约28.9km。谢一矿1979年被定为突出矿井,可采煤层13层,其中C15、C13、B1lb、B9b、B4b为突出煤层,B7、B8煤层为富瓦斯煤层。煤层瓦斯含量较高,C13、B11及B9煤层瓦斯含量高达15~20m3/t。实测各主要煤层最大瓦斯压力:C13煤层4.2MPa,B11煤层3.47MPa,B9b煤层5.4MPa,B4b煤层2.1MPa。
1.工作面地质概况
本次回采范围北起-780中央石门以南32m,南至-780mC13出煤石门,上限标高为-704.6m,下限标高约为—783.1m;上阶段5111C13及5111(3)工作面已回采,下阶段C13煤层尚未掘进,北翼5122C13工作面未掘进,上覆5121C15及5111C15煤层已回采,本工作面大部分处于保护范围以内,处理风巷附近为上覆5121C15及5111C15煤层实垛。本次回采范围内C13煤层赋存较稳定,煤层厚度在4.0~7.4m之间,平均厚约6.2m。煤层顶板上有厚度约0.2m的煤线,该煤线赋存不稳定。本次施工范围内上覆C15工作面作为上保护层大部分已回采,根据资料,预计该区域C13煤层瓦斯参数为:坚固性系数f=0.28~0.14、放散初速度Δp=8~13,瓦斯含量3.78m3/t,残余瓦斯压力0.5 Mpa/t。本次回采范围内C13煤层总体呈向斜构造形态,平均走向约340°,倾向NE方向,平均倾角21°,在回采范围内两顺槽在掘进过程中共揭露落差0.4m~2.5m的正断层9条, 对回采都有一定的影响[1]。
2.回采方案的确定
5121C13顶区工作面属被保护层开采,工作面煤厚4.0~7.4m,平均约6.2m,伪顶为0.3~1.0m的泥岩,直接顶为2.5~6.0m的砂质泥岩。工作面分上下两层回采,本次回采上分层,采高3.5米,工作面走向长1242.50m,倾斜长164m。采用综合机械化走向长壁后退式回采,全部垮落法管理顶板。根据现场情况,5121C13顶区工作面划分两期进行回采,一期回采至-780出煤石门止。为保证下分层的回采,回采上分层时对采空区进行灌浆及全面洒浆,促使其形成再生顶板。

图1 工作面巷道布置图
3.煤层自燃倾向性及火灾隐患分析
5121C13顶区工作面煤层自燃发火期为3~6个月,自燃等级为II级。该面为分层开采,按照正常回采速度,顶分层工作面回采时间约6.4个月。回采面主要火灾隐患为:因分层回采工艺及该面煤层条件,造成遗煤较多。若采后封闭不严,容易造成采空区漏风引起煤层自燃发火。在众多的防灭火技术中,黄泥灌浆是煤矿数十年来一直采用、并且仍然有效的重要手段之一,随着采煤工艺的改进,灌浆工艺也应随之改变。[2]
4.防灭火措施
1)深浅部联合向工作面灌浆,随采随灌,采空区洒浆。
2)提高工作面回采率,回采后及时放顶。
3)通风区每天两班向工作面采空区注氮。
4)通风区安人随时检查采空区CO 等有害气体浓度,发现CO 浓度异常及时汇报处理。
5)采空区最易发生自燃的漏风量为0.4~0.8m3/(分.米2),因此要严格通风管理,必要时打钻注浆隔离,减少漏风风路两端的压差,减少采空区漏风,对开采线、停采线、上下煤柱线内的采空区,应加强防火灌浆,预防煤炭自燃。
4.1  洒浆系统
4.1.1  浆水管路路线:
地面灌浆站→地面钻井→-660mN2回风石门→-660mC15顶板巷→-660m~-710m C15轨道下山→-710m5121C13顶区工作面下架石门→5121C13顶区风巷。
4.1.2  洒浆方法:
回采时实施工作面每架架尾洒浆。
4.1.3  洒浆技术装置布置方式:
在上风巷的灌浆管路中接个三通分出一路灌浆管路,用一路Φ51的高压胶管接通至工作面。在工作面每个支架后方沿工作面倾斜方向铺设Φ51×2.5m的高压胶管,最后一根Φ51×2.5m的高压胶管的末端使用Φ51的闷子封堵好。Φ51×2.5m高压胶管使用三通阀门Φ51-Φ25-Φ51串接起来,每一个三通阀门通过卡子固定在支架的后立柱上,在每个三通阀门上接一根Φ25×1.6m的短高压胶管,将其伸入支架后尾处,在三通阀门与短管接头处安设一个截止阀,每个截止阀控制一根胶管来进行洒浆作业。

图2  洒浆装置布置图
4.1.4  洒浆措施:
(1)洒浆过程中,应有专人看守管路和阀门,有异常情况时立即关闭阀门;
(2)工作面洒浆人员,在泥浆到达工作面以后,应注意观察现场,可适当摆动管子,以洒满所有角落、不留死角,将浮煤矸全部覆盖后即可。当工作面下机巷有浆涌出来时,要停止送浆,然后浆管内所存泥浆全部放完。管子内不应存浆,必要时用水冲管,先小水后大水;
(3)工作结束后应将阀门关严,在检查管路无其他情况后方可离开现场。
(4)为确保效果,工作面每次移架放顶后洒一次浆。
5.结论
(1)由于这种洒浆技术可操纵性强,维护方便,降低了工人劳动强度,节省了大量的人力,实现了高效生产。
(2)洒浆均匀,洒浆时间能保证,有利于工作面防火工作,在此工作面回采期间,上风巷回风内CO浓度一直在10ppm以下,保证了回采期间采空区内防灭火的要求,确保了安全顺利回采。
(3)能够形成很好的再生顶板,为底区的综合机械化回采做好了充分的准备。
(4)不污染环境,保证了工人的劳动场所的清洁干净。
通过采用厚煤层综采工作面分层开采洒浆技术能够实现矿井的安全、高产、高效、低耗的回采效果,具有较高的价值。

参考文献:
[1] 谢一矿5111B10工作面回采地质说明书[Z].淮南:淮南矿业集团(有限)公司,2009.
[2] 岳超平.综采工作面防灭火灌浆工艺的探讨[B].重庆:煤炭科学研究总院重庆分院,2005.

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