邹鹏
淮河能源控股集团煤业公司潘二矿，安徽淮南 232087
摘要：1141（3）工作面回采期间，受断层影响，采空区遗留大量遗煤，工作面出现了严重的自然发火隐患。针对该面出现的自然发火隐患和引起自然发火的因素，制定了针对性的技术方案，创新地采取了穿层钻孔注氮气的技术方案，通过采取一系列措施，达到了良好的效果。
关键词：断层；遗煤；灌浆；注氮；穿层孔
1工作面概况
潘二矿潘四东井1141（3）工作面可采走向长度980m，倾斜长150m，总面积148741㎡。13-1煤具有爆炸性，由煤炭科学研究总院重庆分院和安徽兴安矿用安全产品检验站对矿井揭露的13-1煤进行了自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定，自燃等级为Ⅱ类自然，自然发火期3～6个月。
2回采期间存在的自然发火隐患及治理难点
2.1漏风供氧通道多
工作面瓦斯治理主要利用1141（3）底抽巷穿层钻孔抽采，造成钻孔抽采工作面采空区，形成漏风通道。
2.2 松散煤体多
1141（3）工作面回采期间长期大面积遗留顶煤至采空区，遗煤最厚达4.6m。
2.3 工作面地质条件复杂
1141（3）工作面共有断层12条，其中落差大于3m的有3条，对回采均有影响。
2.4蓄热环境及氧化时间
工作面回采期间，受断层影响，工作面顶板破碎，采取注化学材料加固顶板措施。工作面回采后造成化学材料大部分进入采空区顶受断层及构造影响，为煤炭自然创造了良好的蓄热环境。
工作面回采进度缓慢，日均退尺＜1.6m，同时，采空区氧化升温带内的松散煤体一直处于氧化升温状态，容易发生自燃。
3 “因地制宜”实施多种防火技术
3.1建立健全防火系统
3.1.1灌浆、注氮系统
工作面上隅角预埋2路灌浆管路，2路灌浆管路采区“随采随拆”的方式，大大降低了材料的浪费；下隅角预埋2趟注氮管路，确保灌浆、注氮时管路出口均在采空区20～40m。工作面内安装一套洒浆装置，每次在工作面移架后对遗煤进行一次洒浆覆盖。同时，地面灌浆站浆液中加入MEA防火材料，形成胶体，胶体在附着煤壁时具有一定的粘性，能够长期包裹和附着在煤体表面，以确保降温、隔氧、隔气。
3.1.2注液态CO2系统
在下顺槽进料联巷车场位置设置注液态CO2站，各布设一路Φ25mm/31.5mm高压胶管与下顺槽注氮管路及防火钻孔连接，向采空区及架后定点注液态CO2。工作面回采期间，该面配备不少于7个液态罐CO2并且确保每三周灌注不少于两次。
3.2回采期间防火钻孔设计与施工
3.2.1深孔“劈头浇”技术
由于工作面回采期间采空区遗煤范围大、遗煤较厚，一组防火钻孔无法完全覆盖遗煤区。经过考量，决定利用1141（3）上风巷钻场顶板抽采孔充当防火灌浆孔，重点针对工作面上部丢煤区域，实施“劈头浇”的防火措施。钻场内顶板抽采孔利用多通与闸阀控制做到瓦斯抽采与防火灌浆随时、自由切换，灌浆与注水随时切换。分时分段针对工作面上部采空区进行防火灌浆。
针对工作面下部分采空区遗煤，在下顺槽设计施工一组防火孔，利用该组防火孔进行注水、注液态CO2。随着工作面推进连续施工，确保工作面下部采空区连续注水、注液态CO2。
钻孔结束后，每组钻孔挂牌管理，牌板记录钻孔覆盖架号、孔深及架后花管位置，采用多通和球阀连接每个防火钻孔，进行针对性注水和注液态CO2。
3.2.2架间、架顶插管注浆（水）
针对架顶、架后遗煤，使用加工后的4分管路与敷设至工作面的洒浆软管合茬注浆，在架间、架头及架顶向老塘方向施工插管或者利用锚索机向架间施工钻孔，施工至架后7-8m，插管采取非连续注浆方式，每次注浆（水）至架后出水为止。
3.3 防火预测预报技术
3.3.1工作面回采期间采空区防火监测
为了监测工作面回采期间采空区自然发火情况，在上隅角循环预埋4路束管，束管错茬10m引出采空区。为消除采集过程中产生的误差，严格按“四定”要求进行气样采集，即做到定点、定时、定人员、定要求。每小班检测束管内采空区气体，每天必须采集束管内采空区气样并用色谱仪分析。
气相色谱仪分析要求：夜班人员4:00-5:00按规定检测、采集气样，12小时内用气相色谱仪分析出结果，并及时对数据进行分析采空区氧化情况。
3.3.2温度监测
回采期间，每周采用红外测温仪对工作面及采空区进行检测一次。
3.3.3抽采管路的防火检测
针对1141（3）上隅角预埋抽采管、上风巷顶板钻孔抽采管、上风巷顺层钻孔抽采管以及下顺槽顺侧钻孔抽采管的防火检查，采取每圆班对各主管路取气样进行色谱分析。
3.3.4防火指标气体分析
工作面回采期间利用束管错茬预埋采集采空区气样，通过气体指标分析和预报煤层自然发火程度，同时检验防火措施的有效性。
4.穿层钻孔注氮技术的创新应用
4.1注氮管路的设计与改造
将1141（3）下顺槽注氮管路另拨一路并加控制闸阀，改路注氮管与1141（3）底抽巷（封闭墙外）12寸抽采管路合茬，利用该抽采管路对工作面采空区注氮。
4.2底抽巷穿层钻孔注氮技术应用的效果分析
4.2.1顺层孔发火指标
根据工作面回采期间顺层孔检查单孔最大浓度变化对底抽巷穿层孔注氮效果检验，其中2018年9月份开始实施该项技术。实施底抽巷穿层孔注氮技术后，顺层孔孔内CO值逐渐降低，并且孔内检测含有CO的顺层孔比率大大降低，说明该项技术地应用有效地降低了顺层孔抽采期间的发火隐患。
4.2.2顺层孔单孔抽采浓度的考查
为了验证底抽巷穿层钻孔注氮后对顺层孔孔浓度变化的影响，选择了1141（3）上风巷10个顺层孔单孔在2018年9月~10月份的单孔检测瓦斯浓度。在9月份实施穿层孔注氮气技术后，单孔瓦斯浓度均有上升趋势 ，说明底抽巷穿层钻孔注氮技术的应用有利于工作面顺层钻孔抽采浓度的提高。
4.2.3系统漏风分析
1141（3）底抽巷封闭墙停止抽采并实施注氮后，加强了该封闭墙的防火预测预报以及漏风分析，每小班对该墙检查一次，检测数据表明：实施停抽注氮以后，墙内气体未检测到CO、C2H4、C2H2、C3H8等自然发火指标气体。墙内外压差为内大，且压差最大为10mmH2O水柱且压差变化幅度较小。穿层孔注氮技术的应用大大减少了1141（3）工作面的系统漏风。
5 .1141（3）综合防火技术应用的效果分析
为确保数据的真实性和准确性，选取了断层影响范围最大的20#~60#架间CO数值变化情况作为分析数据，选却每月检测最大数值，为了避免液态CO2中存有的CO对数据的影响，架间检测数据必须在注液态CO2后2小时后取得。
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从表中数据分析可以得出，架间CO呈明显下降趋势且趋于平稳。
6.结论
通过一系列防火措施的应用，工作面回采至今，回风流及上隅角采空区内未检测出CO，且无煤壁挂汗、煤焦油味、汽油味等发火预兆，目前工作面正安全回采。实践证实，该面的综合防灭火技术的应用有效、可靠，且达到了预期的效果。
参考文献
[1] 肖家平，朱云辉．矿井通风．中国矿业大学出版社，2012.5