煤层自燃综合整治的应用

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发火位置分析依据煤自然发火条件、工作面推进速度（10月中旬至12月25日仅推进约50m）、采空区丢煤情况、采空区漏风供氧环境，注马丽散加固煤体以及对风巷侧采空区处理后，未能有效遏制CO浓度上升趋势等因素综合分析，采空区最有可能的发火位置在机巷侧采空区丢煤带内靠近机巷外帮的区域内［1－3］。

发火程度分析采空区封闭前，CO体积分数最高达到1．72％，但C2H4体积分数仅为1．6×10－5，且封闭后，采空区CO体积分数很快上升至6．8％，表明采空区高温点温度超过200℃，但尚未发展到明火阶段［2～6］。

采空区自燃隐患治理措施

根据矿井实际情况和高温隐患治理的紧迫性，依据可能发火位置分析，以及高温隐患现状分析，确定了10414综采工作面高温隐患治理总体思路为“控漏风、降氧气、消高温、防复燃”［7－9］。从2012年1月9日工作面封闭后至2012年2月12日，采用注N2、注液态CO2、闭墙堵漏、底板风抽巷喷注浆堵漏、底板机抽巷打钻注胶等综合治理措施，对自燃隐患区域进行治理。

1控漏风

通过调整通风设施，使10414工作面风巷封闭处于最大负压侧，风巷底抽巷处于次大负压侧，机巷底抽巷处于相对平衡状态，机巷封闭处于相对正压侧。关闭向风巷封闭墙外压风的风机，拆除七区段回风道的增阻设施并用软管连接风巷封闭墙上预留的抽排管路至东翼总回风巷，使10414风巷封闭墙处于最大负压侧，机巷封闭处于相对正压侧；将风巷封闭墙上的2个观测孔用束管引至2道风门外，并在风巷封闭外新设1个测点，用束管引至2道风门外；拆除10414底板风抽巷外段安设的2组风门，使该巷道处于次大负压侧。拆除底板机抽巷外段安设的风门使该巷道处于相对平衡状态，对底板机抽巷和风抽巷进行喷浆堵漏及钻场封闭。

2降氧气

通过机巷封闭墙的措施孔注N2，使用机巷底抽巷向采空区施工的钻孔注液态CO2降低封闭区域内的O2浓度。通过机、风巷封闭墙预留的措施孔向封闭空间内注N2降O2，该措施结束后向封闭空间内每天连续注N2，共注入N2129万m3。利用机、风巷封闭墙预留的措施孔及机巷底板抽采巷施工的钻孔向封闭空间内注液态CO2降O2，该措施结束后向封闭空间内共注液态CO2约400t。

3消高温

在机巷底抽巷内向机巷侧采空区丢煤带施工网状密集钻孔，灌注降温效果好、现场操作简单、速度快的液态CO2和高分子胶体灭火材料降温。在机巷底抽巷内向机巷侧采空区丢煤带施工网状密集钻孔，并向网状钻孔内灌注液态CO2和高分子胶体降温。在10414机抽巷设计并施工了5组共31个钻孔（钻孔布置见图1），向采空区注液态CO2共计约70t，注胶体约3000m3（高分子胶体灭火剂约35t）。

4防复燃

在机巷底抽巷内向机巷侧架后5～10m内施工钻孔，灌注高分子胶体封堵采空区进风端头；在风巷底抽巷内向风巷侧架后5～10m内施工钻孔，灌注高分子胶体封堵采空区回风端头。在机巷底抽巷内向机巷侧架后5～10m施工2组共6个钻孔（钻布置见图1），灌注高分子胶体约500m3（高分子胶体灭火剂约5t）封堵采空区进风端头，大幅度降低工作面启封后采空区的漏风量。在风巷底抽巷内向风巷侧架后5～10m施工2组共7个钻孔（钻孔布置见图2），灌注高分子胶体约500m3（高分子胶体灭火剂约5t）封堵采空区回风端头，大幅度降低工作面启封后采空区的漏风量。

效果分析

通过采取上述综合措施，向封闭区域内压注液态CO2共计470t、注入N2129万m3、注入高分子胶体45t。在治理期间为连续观察封闭区域内CO、CO2、CH4、O2浓度变化情况，采取每班人工采样化验，实时掌握治理过程中封闭区域内的气体浓度、温度等参数变化情况，为下一步治理提供了真实有效的基础依据。

1风巷密闭气体参数变化分析

10414风巷封闭墙出风，墙内O2体积分数低于3％，自燃隐患封闭区域内CO体积分数小于1．0×10－5，无C2H4、C2H2；墙内温度23℃左右，与原始地温相同（10414机、风巷封闭墙不出水，故无法测定水温）。

2机巷密闭气体参数变化分析

机巷底板抽采巷钻孔内O2体积分数小于3％，CO体积分数基本稳定且小于1．0×10－5，个别钻孔CO来源于机巷密闭和钻孔压注的CO2内含有的CO。连续监测底板机抽巷11＃钻场放水孔出水温度在26℃左右，与原始出水温度相同。机巷密闭墙内CO体积分数基本稳定小于1．0×10－5，且无C2H4、C2H2等气体。10414工作面的气体参数检测表明：采取治理措施后，封闭区内的O2体积分数很快降至5％以下，CO气体体积分数迅速降至1．0×10－5以下，2012年1月26日以后，自燃隐患封闭区域内的气体成分基本趋于稳定，自燃高温隐患区已得到有效治理，为顺利启封该工作面创造了有利条件。

结语

杨柳煤矿10414综采工作面采取以控漏风、降氧气、消高温、防复燃为主的综合防治煤层自燃技术，有效地解决了采空区煤层自燃隐患问题。该工作面采取综合治理措施不到40d，就于2012年2月20日顺利启封并恢复了正常生产，且消除了10414工作面煤层自燃隐患。

作者：李仲科李仲单位：淮北矿业（集团）有限责任公毕节职业技术学