范磊
徐矿新疆赛尔能源有限责任公司，新疆 塔城 834406
摘要：近几年，随着我国煤炭开采强度的日益增大，产生的采空区也随之增多，带来的安全隐患也较为突出。加之自燃、易自燃煤层分布较广，发生自燃情况出现较为频繁，受到煤层自然发火威胁的矿井占一半以上。由此可见，做好煤层防灭火工作对充分保障矿井安全回采有着十分重要的意义。鉴于此，笔者结合自身经验，从多个方面分析煤矿综采工作面防灭火技术。
关键词：工作面；火灾；防灭火；煤矿
开采自燃、易自燃煤层，采空区因回采效率达不到造成遗煤较多，加之回采速度、防灭火管理不到位等因素引发采空区发火，是内因火灾重要源头，继而引发火灾、瓦斯事故，为了有效降低火灾发生率，采煤工作面回采期间可借助抛洒阻化剂、注氮、黄泥灌浆等手段进行综合防灭火。为了确保防灭火工作落到实处，本文结合某煤矿综采工作面防灭火工作进行了探讨，然后提出与之相匹配的防灭火手段。实践表明，综合应用这些防灭火手段，能有效地防治工作面火灾，确保矿井工作面安全回采。
1工程概况
某煤矿井田地层总体属于向东倾斜的单斜构造，且倾角始终保持在15°～35°，通常是25°。与此同时，井田里面一共包含大中断层29条，同时还将反向断层当作主要模式，通常是阶梯形排列。结合相关实践调查可知，该煤矿南北翼断层较多，且地质构造趋于烦琐，A4025工作面位于西二采区+815m水平，东侧为F7断层，北侧为A4煤层风氧化带，南侧为A4三条大巷，西侧为设计的A4027工作面。地面位置为：地面为戈壁滩，有两条干冲沟穿过工作面。A4025工作面东西走向长度876.2m，切眼长度（平距）181.50m，煤层倾角平均12°，工作面上部煤层倾角较大，回风巷最大处达25°，切眼巷道角度11～15°，回采是俯采。地面标高+965～+982m，工作面标高+749.7m～+957.1m，距离地表较浅，采空区塌陷易沟通地表，形成裂隙。A4025工作面回采过程中，因前期回采较快，后期防止超产，控制回采量，回采速度较慢，临近停采50米，经过束管色谱分析，采空区存在自然发火征兆，有标志性气体，为确保工作面回撤过程中安全，防止采空区发火安全隐患，计划对A4025工作面采空区进行注浆治理，消除安全隐患。
2做好煤层防灭火工作的重要性
结合相关实践调查可知，煤层自燃火灾会严重威胁人员的人身安全，将设备与有用资源烧毁，引起瓦斯事故，阻碍矿井安全，其逐渐演变成当前煤炭行业比较重视并迫切需要解决的关键灾害之一。不只是这样，煤层自燃发火也属于世界性难题。对我国煤炭行业进行深度剖析，人们可以发现，煤炭自燃火灾非常突出，诸多煤矿隐藏着煤层自燃发火的安全隐患，同时基于相关技术的日益完善，原来不容易出现火灾的矿井也多次发生自燃火灾。煤炭自燃会引发矿井瓦斯爆炸等安全事故，不单单造成严重的经济损失，还增加了人员伤亡的概率。
3开采过程中的治理方案设计
3.1注浆孔布置原则
本采空区注浆孔的设计思路：在地面施工一排注浆孔，位置为A4025工作面回采线后面20m，单排孔设计，浆液扩散半径7.5m考虑孔距为15m。
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3.1.2钻孔结构
使用Φ150mm钻头钻进至进入完整基岩2m，下入Φ146mm套管。再采用Φ133mm钻头钻进至采空区顶部。
3.2注浆设计
3.2.1灌注系统
采用一个水池，一个搅拌池，二个注浆池连续注浆系统。为了避免浆液的大量流失，采用钻孔内双管路孔底双液浆（水泥浆、水玻璃）。
本次注浆起深：采空区顶板冒落带顶部。本次注浆终止深度为A4025工作面煤层底板。其注浆段高依据下列划分：
（1）采空区作为一注浆段；
（2）采空区顶板冒落带顶部作为一自然注浆段；
（3）注浆结束标准。
注浆结束标准以注入1：1的水泥浆时注浆终量衡量。起压即停止注浆，扫孔，复注，起压。还可下钻探孔深等方法来辅助。以井下气体监测不超标为标准，证明注浆质量合格，阻隔可燃气体效果良好，即可结束注浆。在钻孔注浆达到结束标准后，用机动孔进行取芯试验，检查注浆结石体密实度，必要时补注浆。注浆结束后，采用0.6:1的水泥浆进行全孔封闭。
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注意：
1、水玻璃：水=1.7:1水玻璃浓度为28.5Be’。
2、水泥原始初凝45秒，终凝1分15秒。
3、水泥凝胶时间的中趋势是随着水玻璃浓度变大而增大。
4、水玻璃的浓度变化对水泥的初凝影响不大，主要对终凝起变化。
5、水玻璃主要作用是加速水泥固结的目的。
4结语
本次注浆以双液浆为主，材料主要为P32.5普通硅酸盐水泥和水玻璃。根据钻孔布置：注浆的水平距离约为180m，注浆形成的浆液宽度为7.5m，墙体厚约5m，注浆高度为3m，浆液损失系数按1.2计。
经计算约需3240m3浆液，按水灰比1：1折换成水泥约为3000t，水玻璃约为900m3，。经过本次注浆在工作面采空区形成隔离墙，将采空区与工作面切眼之间有效隔离，确保工作面结束期间不受采空区自燃发火的影响，经过回撤期间气体检测，达到预期效果，本文以此次地面注浆工程为例，首先阐述了做好煤层防灭火工作的重要性，实践表明，通过采取综合防灭火手段能有效地防治工作面采空区火灾，有效降低火灾发生率，确保矿井安全生产。
参考文献
[1]李恒.综放工作面防灭火技术措施及安全管理[J].科技创新与应用，2020（20）：189-190.
[2]潘从旺，李垒，许召健.煤矿综放工作面防灭火技术研究[J].技术与市场，2020，27（5）：131-132.