厚煤层综放工作面断层处停采防灭火技术研究

厚煤层综放工作面断层处停采防灭火技术研究

陈  军

（兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，273512）

摘    要：兖州矿区开采的3号煤层是自燃煤层，煤层厚度一般在9m左右，采用综采放顶煤开采工艺，随着矿井开采，地质条件日趋复杂，大落差断层的存在严重影响了工作面回采速度与防灭火，工作面停采时位于断层附近，对工作面防灭火治理带来极大被动。

Abstract：The No.3 coal seam mined in Yanzhou mining area is the spontaneous combustion coal seam.The coal seam thickness is generally about 9m, Fully-mechanized mining and jacking coal mining process is adopted. With mining, the geological conditions are becoming increasingly complex.The existence of large drop fault  affects the recovery speed and fire prevention of the working face seriously. Especially it brings great passivity to the fire prevention and control of the working face when the mining face is stopping near the fault.

关  键 词：综放  断层  停采  深孔  防灭火

Key words： Comprehensive release mining face;Fault;Stop mining;Longhole;

Fire prevention

0 引言

兖州煤田是我国最早开发的煤田之一，目前各矿井多开采3号煤层，3号煤层为Ⅱ类自燃煤层，具有自然发火倾向性，随着矿井开采，地质条件简单的区域基本回采完毕，剩余地质条件复杂、顶空、沿空开采已成常态，工作面在断层前后停采甚至在断层接合面处停采，采空区丢煤多、漏风难管控都为工作面防灭火工作带来了极大压力。

1 工作面概况

兖州煤田某矿3302综放工作面面长250m，共布置127组支架，截至2020年12月14日，剩余84.5m到停采线。原设计停采线在SF11断层以西，因接续面受相邻矿井生产影响，暂不可采，研究决定继续回采本工作面，受FS46断层影响，12月14日至2月3日（51天）共计推进18.5m，2021年2月3日至7月5日（152天）共计推进68m。工作面推进慢，轨顺端头煤体受断层带影响顶煤破碎，煤帮裂隙发育，轨顺沿空侧、3303老轨顺密闭墙有漏风通道；工作面末采时，断层附近及顶煤采放不净后部采空区丢煤较多；停采期间，支架主顶梁与掩护梁及尾梁铰接处顶部碎煤下落，大量碎煤下落位置存有空洞，破碎煤体中漏风供氧通道畅通，通道持续对下落堆积的松散碎煤供氧，导致轨顺非采帮顶部破碎煤体、支架后部采空区、顶板下落碎煤均不同程度出现自燃隐患。

图1

2 异常点情况

2021年2月3日，3302工作面轨顺端头发生自燃发火隐患，该位置受断层影响煤体破碎，煤帮裂隙发育，工作面层位调整不当等多方面原因，1月24日至2月3日仅推进5m，导致轨顺非采帮顶部工作面切顶线后3-5m处破碎煤体自燃。

图2

2021年4月13日，3302工作面5#架架间气体异常，2月3日至4月13日仅推进33.6m，3302轨顺沿空侧、3303老轨顺密闭墙有漏风通道，原3302轨顺端头自燃发火点复燃。

图3

2021年7月15日，工作面停采开始回撤，先后在90-100#架，74-75#架、60#架、30-45#架发生自燃发火隐患，本面采空区深部丢煤自燃。

3 综合防灭火措施研究

（1）应力集中区长距离防火钻孔施工工艺

针对正常三翼防火钻头遇到岩层及应力集中区易出现钻进不动、卡钻等现象，造成塌孔、丢钻杆、钻头。

通过将地质钻头多个过水孔扩大，确保胶体通过，使其能够顺利通过浆体，既保留了钻头的特性又增加了注浆量。充分发挥地质金刚石钻头的硬度及耐磨性能，在钻进过程中遇到岩石和应力集中区时可顺利贯穿，确保了防火钻孔的一次成型，提高了劳动效率，降低了劳动强度。

图4

（2）停采面复杂条件下防火钻孔快速施工工艺

受3302工作面架后碎煤影响，使用麻花钻杆打孔后，撤出钻杆，将封孔管推入，钻孔被碎煤堵塞，造成封孔管推不进去或达不到预定深度，给下步注胶造成不利影响。

通过在支架后支撑吊环上挂设1t手拉葫芦，手拉葫芦钩头部分与手持式钻机连接。人工将手持式风动钻机供风管路连接后，按照步骤组装钻杆、变径，在调整好钻孔施工角度后，开动钻机，专人拉动手拉葫芦，使手拉葫芦带动钻机前进。

手持式气动钻机在施工中取得了成功，有效地利用了手持式气动钻机重量轻、可调节的特点，同时又利用了钻头螺旋切割，易于穿透矸石的特点，深度在8-10m可一次成型，避免了来回切换钻杆、封孔管造成塌孔等现象。挪移钻机方便，省时省力，降低了工人的劳动强度，加快了在工作面正常推进时期防火钻孔的施工速度，为工作面防火注胶提供保障。

图5

（3）密闭墙连续测压分析

3302工作面防灭火治理期间，对临近密闭墙进行了安装、测试与分析，通过数据及曲线分析，对大气压力的变化有了明确的认知，对于下一步闭内外压差的分析有了充足的数据与理论支撑，有利于对密闭墙内外压差变化的分析、总结与治理。

（4）分阶段及时调整通风系统

在工作面回采掩护架之前，根据回撤方向控制好时间节点对工作面进行局部反风；同时及时封闭回风侧顺槽，封闭时要留设好卸压通道，方便卸压调压。

4  结束语

3302工作面防灭火治理期间共计消耗φ51、φ32等各类胶管5400m，一次性防火钻杆1000根，封孔管2350根，防火钻头300个，小苏打425吨，水玻璃4400吨；共计花费600万元，投入人工近1万工时，在近7个月工作面平均月推进速度12.5m及2个月停采回撤期间，有力保证了工作面安全回采。

作者简介：陈军（1983.03-至今），男，山东临沂，2006年毕业于山东科技大学安全工程专业，现就职于兖矿能源集团股份有限公司东滩煤矿，高级工程师。