综放工作面回撤期间防灭火技术研究1概况1.1矿井概况梁宝寺矿井位于山东省嘉祥县境内，井田东西宽约9km，南北长约11km，面积约95.275km2。
矿区交通方便，兖（州）新（乡）铁路经井田南部从嘉祥县城通过，该铁路从嘉祥县城向东56km至兖州，与京沪线相连；向西259km经菏泽至新乡与京广线接轨。
京九铁路从井田西南部的菏泽经过。
南部济宁机场已开航，可直达北京、广州等地。
济（南）荷（泽）高速公路从矿井北部通过。
区内有公路直达梁山、郓城、巨野、嘉祥、济宁等城市，交通十分便利。
矿区井田地层属华北型沉积，含煤地层为石炭二迭系。
主要含煤地层是下二迭统山西组和上石炭统太原组，其中山西组含煤3层，为矿井主采煤层。
矿井开拓方式为立井多水平分区式开拓。
主、副井、风井布置在工业广场内。
采煤方法为单一长壁式采煤法，后退式开采，全部冒落法管理顶板。
选择二套大功率，高强度的综采（综放）设备。
矿井通风方式为中央并列抽出式。
副井及主井进风，中央风井回风。
现在中央风井安设2台同等性能的BD-II-10-30型弯掠组合正交型对旋轴流式通风机，配备YBF型电机，功率2×560KW，转速为6 00r/min。
矿井实行分区通风，各采掘工作面、机电硐室、爆破材料库等均实行独立通风。
根据历年矿井瓦斯等级鉴定资料，矿井属于低瓦斯、低二氧化碳矿井。
开采的三煤层属于一类易自燃煤层。
三层煤煤尘爆炸指数为4 4.54%，属于煤尘爆炸危险性煤层。
1.2 3107综放工作面概况3107综放工作面走向长1015m，倾向长81m，开采面积8221 5 m2。
所采煤层为3煤，属于气煤，为低灰至中灰、特低硫、特低磷、高挥发份及发热量，富油、中等粘结性的气煤。
总厚度7.14～9. 0m，平均7.9m。
煤层具有自然倾向性，自然发火期为3-6个月。
最短自燃发火期只有22天。
3107工作面轨顺巷道内布置有两路ф108 mm的防尘管路和注浆管路，一路ф89mm压风管路，该巷道主要担负工作面进风和运料任务。
在距工作面80m处巷道下帮靠工作面侧设置移动变电站、泵站列车等设备。
运输顺槽内布置有防尘管路、排水管路及束管监测管路等管线，担负工作面回风和运煤任务，主要设备有转载机、胶带运输机等。
3107综放面于2006年2月20日生产，历时6个月多月的时间，工作面回采过程中，采空区曾经出现过5次CO异常情况，在采取措施进行处理后，消除了自燃高温点，确保了工作面的安全回采。
2项目研究的意义和必要性梁宝寺煤矿是肥矿集团在济北矿区开采的第一座厚煤层矿井，在易燃厚煤层开采的防灭火技术方面，对肥矿集团来讲是一项空白，加之邻近矿区的煤层自燃发火频繁，矿井防灭火是一项极其重要的工作。
综放工作面开采在肥矿集团公司尚属首次，3107综放工作面是梁宝寺矿井第一个综放面，在推采过程中，工作面回风隅角及面后放煤通道多次出现一氧化碳浓度超限现象，采空区浮煤已发生自燃。
工作面回撤时，工作面机械设备多，搬出时间长等问题均增加了停采撤出期间防灭火工作的技术难度，既确保在尽可能短的时间内撤出所有设备，又保证在撤面期间不出现自燃发火事故，这是本项目研究的主要所在。
3、项目实施3.1工作面难点分析3.1.1 3107综放面是首个综放采煤面，放顶煤经验不足，采空区丢失大量煤炭。
3.1.2 3107综放面在推进过程中，采空区一氧化碳、瓦斯含量一直较高，而且3107面后部采空区丢煤氧化仍在持续发展。
3.1.3 工作面机械设备多，搬出时间长。
3.1.4 工作面停采前推进速度缓慢，给停采线后部采空区丢煤造成氧化过程持续发展的条件，停采前工作面回风流中的一氧化碳浓度经常达到24PPm以上，防灭火形势不容乐观。
3.2 3107综放面停采撤面前的防灭火技术措施停采前的防灭火准备是保证3107综放工作面安全停采撤面的基础，必须做好以下几个方面的工作。
⑴综采一队在距离停采线最后的100m范围内，尽量减少采空区丢煤，停采前50m放出一条宽5米的矸石带，特别是在工作面敷设铁丝网和钢丝绳前20m时，再放出一条宽5米的矸石带，距离停采线最后10m时，停止放顶煤开采。
⑵在距离停采线最后的50m范围内要常开放煤口喷雾、工作面架间喷雾等防尘设施，特别是后部运输机后煤矸要洒水湿透。
⑶停采后立即在工作面上下端头施工一道防火墙，防火墙可用加入阻化剂的袋装碎煤或袋装黄土施工，厚度不低于3m，防火墙外用塑料布封严密，减少采空区供氧条件。
⑷停采前50m开始，在工作面上下顺槽埋设4吋注浆管路，注浆管出口要用木垛掩护好，并高于底板0.5 m 以上。
停采后，对工作面上下两头进行注浆，破坏浮煤的蓄热环境。
同时上头在距停采线16-20m处埋管进行注浆。
⑸停采前必须密切监测3107工作面的气体，除正常的瓦斯检查外，防灭火专职检查人员对工作面上下隅角、架间、风流进行检测和取样化验分析，每天检测分析一次。
⑹在工作面下顺槽，停采线后部30m、20m留设两路束管抽气化验分析。
在工作面上顺槽，停采线后部40m、20m分别留设一路人工测气管，并对束管采取保护措施，防止束管被砸坏。
以便可靠的进行停采期间的气体预报。
上述束管均位于底板以上1.5m处，安设牢固整齐。
束管监测系统每天至少测定一组数据。
⑺各种防灭火材料和设备要备足备好。
⑻（在停采前，综采一队把支架的侧护板尽量收回，同时要保证支架的初撑力，防止顶板破碎，为防灭火钻孔的施工创造条件。
）⑼在3107轨、皮顺联络巷分别安设两部局部通风机，实现双风机双电源，风机自动切换，风筒自动分风。
⑽在3107轨道顺槽联络巷处安装ZM-15/1.8D煤矿用注浆机，并与注浆管路连接。
闭后采用注凝胶进行堵漏。
⑾停采前30米，在工作面轨顺埋设3寸注氮管路，实行随采随注氮。
落实好注氮措施。
3.3 3107综放面停采期间的通风与防灭火方案3.3.1通风方式选择、风量设计及瓦斯检查工作面回撤时，通风系统与现系统一致，支架撤出初期保持现通风系统不变。
在满足稀释采面瓦斯、机电设备散热量的前提下，尽可能的减少采面风量，以减少向采空区漏风，停采后工作面供风量由原来的760m3/min，减少为500m3/min。
随着支架的撤出，采面风量将会逐步减少，全风压风量减少到3 00m3/min时，开启上下两头局部通风机。
开始撤出支架后，在工作面上下两侧均设点检查瓦斯，瓦检员在检查完其它地点后在撤支架处盯点检查，撤面单位在掩护支架处悬挂甲烷氧气两用检测报警仪。
工作面风量测风员每天至少测定一次。
3.3.2 煤炭自燃的预测预报利用红外测温技术、气样色谱分析和人工监测、环境监测传感器共同实现煤炭自燃的早期预报。
3.3.2.1早期预测预报指标气体分析井下气体成分是检测和评价矿井中煤体热状态的主要途径之一。
参照兄弟煤矿煤样加温试验数据分析，煤炭自燃的临界温度为7 6-80℃，干裂温度为100-110℃，当煤温达到临界温度时，离出现明火大约还有3-5天，为此可确定发火早期预报的温度范围在70-110℃之间比较合适。
在此范围内可选择的气体指标有一氧化碳、乙烷、丙烷和乙烯气体。
根据实验，在回风流中一氧化碳绝对涌出量大于或接近10ppm，回风隅角一氧化碳浓度大于100ppm就作为煤炭自燃的早期预报。
只需要检测到丙烷、乙烯等是否出现这个定性临界值也可以作出判断，并进行预报。
如果煤体温度达到30℃，可以初步判断出现煤炭低温氧化；如果煤体温度大于35℃可以判断已出现煤炭自燃隐患，即使一氧化碳浓度不是很高。
3.3.2.2温度监测温度是表明煤炭自然发火的重要指标，温度监测是煤炭自然发火早期预测预报的最直接也是最准确的方法之一。
利用红外线测温仪测量工作面架间采空区侧的温度，工作面间隔一组支架设一个点，认真分析温度变化趋势，每天测一次，发现问题及时采取措施。
3.3.2.3取样化验分析与人工监测每间隔5组支架选一个钻孔进行人工监测和取样化验分析，两天一个循环，对CO、CO2、CH4、C2H6、C3H8、C2H4、O2气体进行取样化验分析与人工监测，如果出现隐患必须缩短测点间距和检查周期，为可靠预测预报采空区自然发火提供技术参数和发展趋势。
3.3.3防治自燃发火措施3.3.3.1注浆停采期间利用在工作面上下顺槽埋设的注浆管对3107采空区进行不间断注浆。
3.3.2采空区堵漏漏风供氧是煤炭自然发火的必要条件，堵漏防灭火是煤矿井下防治煤炭自燃的有效手段和根本措施。
3.3.3.1停采后由通防区向上下两头防火墙后压注凝胶泥浆，注胶量不少于400m3，以减少采空区漏风。
3.3.3.2工作面上下端头防火墙外20cm各建一板闭，利用罗克休进行封堵，其两个作用，一是封堵周边减少漏风；二是防止有害气体从煤帮处溢出。
在工作面上头15米范围内采空区侧用罗克休等防灭火材料进行封堵。
以确保采空区堵漏效果。
3.3.3.3工作面采空区注浆封闭是工作面安全撤出的重要措施，实施工作面采空区防灭火钻孔是采空区注浆的关键。
①在工作面煤壁前敷设一路2吋水管（从上头供水），每20m 出一个三通阀门。
②工作面备好两台锚杆钻机、风煤钻等。
所有钻孔施工完成后也要至少保留一台锚杆钻机，以备对异常地点进行应急处理。
③在工作面每个支架的间隙按前、中、后方式施工3个防火孔，后部孔在掩护梁位置，打到老空区，倾角40～45°，深度2.5～3m；中间孔打到柱顶梁上部及支架后浮煤，倾角30°左右，深度6～8m；前部打到支架后浮煤，倾角20～25°，深度10m左右，均下一寸套管，用快速水泥封孔，并用堵头封堵孔口。
在上下头端头支架以外向后部各打5个防火钻孔，钻孔采用扇形布置，钻孔倾角30～35°，钻孔长度10～12m，钻孔布置见图1。
将破碎煤体堵漏剂利用阻化泵、井下移动注浆机对支架后浮煤进行堵漏，单孔注胶量为1～3m3。
图1 3107工作面钻孔布置图3.3.3.4加强监测监控系统的管理，确保系统灵敏可靠。
在3107面回风流中安装一氧化碳传感器、温度传感器和甲烷传感器，连续监测回风流中的气体和温度变化，调度监测监控中心保证监测系统正常可靠。
3.3.3.5注氮注氮可以有效地降低采空区的氧气浓度，从而达到防止煤炭自然发火的目的，特别是在自燃发生后，其作用更为重要。
检修维护好注氮机，一旦出现回风流中一氧化碳浓度有较快的上升趋势时，把注氮机的氮气出口与上下顺槽注浆系统管路连接并实施向采空区注氮。
注氮的压力和流量：注氮压力保持在0.8Mpa 以上，氮气纯度达到98%以上，氮气流量400 m3/h。
在注氮时，为保证采面安全，上下头撤除面内必须悬挂便携式两用仪。
一旦氧气低于18%，能使工人安全撤离。
上下两巷立即设置警戒牌，防止人员进入造成缺氧窒息事故。
3.3.3.6加强阻化剂喷洒工作。
工作面上下端头在建防火墙以前，采空区、浮矸、煤帮等必须进行阻化剂喷洒，建好防火墙以后对墙体及煤帮也要进行阻化剂喷洒。
