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1、鹤岗矿业集团俊德煤矿综放面 自燃火灾处置技术 All rights reserved时 国 庆矿 井 概 况产产量320万吨/年；高瓦斯矿矿井，煤层层具有自燃倾倾向性；三个生产产水平，-50、-250、-400，一水平基本采 完，主采二水平，三水平未形成独立系统统，但已 布置采面回采。地质质构造复杂杂，采区及工作面布置不规则规则 ，因此 较难较难 形成大规规模工作面，为矿为矿 井生产产接续续，大 量布置掘进进迎头头，采掘比例失调调；二水平煤岩体具有冲击倾击倾 向性，易形成巷道高冒 区，且高冒区火患治理一直是通防工作重点。火 区 概 况 二水平南区综采二队工作面，是俊德煤矿首个综放面开采17号煤
2、层，为亮煤，自然发火期53天；上下顺槽均邻实体煤，无顶部采空区；煤层地质条件如下：煤层厚度14.187.66/9.2(m)硬 度3F煤层倾角4028/37层理、节理发育相对瓦斯涌出 量5.19m3/t煤尘爆炸指数38.33%老顶90m，沉积岩，坚硬 。直接顶12 20m,坚硬伪顶无火 区 概 况n封闭火区示意图月日早5时机道 上11米处冒烟回采63米回采48m通过顶板巷钻孔采 取注水措施，对火 区进行紧急处理。措施无效，当日 晚23时封闭注氮管路火 区 概 况如图所示工作面机道走向呈“V” 型，走向中部为最低点，火区 封闭后通过注水将机道水封。火 区 概 况火 区 概 况n发火原因分析 推进进
3、速度慢。由于工作面地质质条件复杂杂及设计设计 施工缺 陷，工推进缓进缓 慢，从回采到自然发发火历时历时 六个月，平 均推进进55米，由此造成采空区浮煤处处于长长期静态态的氧 化过过程，基本属于“坐以待燃”的状态态。防灭灭火措施无法实实施。由于回顺顺底板高于工作面底板 ，受采空区围压围压 影响（现场现场 所说说的“跳井”现现象），通 过过上隅角向采空区预预埋注浆浆管路无法实实施；通过顶过顶 板 巷施工高位钻钻孔存在反渣难题难题 ，下行孔及微上行施工 困难难，成孔率低，即使成孔，塌孔现现象也很严严重；架 后插管会影响工作面正常生产产，故未尝试该尝试该 措施。火 区 概 况n高温点位置分析关于高温点
4、位置分析，根据冒烟烟流方向大体判断火点位于烟流流出位置后方四至五米。由于缺乏对气体数据以及采空区漏风规律的综合分析，这个判定结果划定的范围较大，难以具体确定火源的可能分布位置。n该工作面火区的特点与治理的难点火 区 治 理n工作面俯采，走向倾角大，注水灌浆效果不好；火点热量 在热升腾力的作用下，向内部传播，不易被热交换。n工作面大倾角布置，采空区破碎煤岩体向下隅角下滑堆积 ，造成来压步距加大，采空区冒落效果差，漏风空间大。n封闭仓促，造成封闭后无有效途径实施治理手段。（仅下 机道有一注氮预埋管）。n无法对封闭火区温度的进行监测。火 区 治 理n封闭火区的治理思路注氮抑制火区的发展；注三相泡沫降
5、温相结合。火 区 治 理注氮的实施及效果考察n9月29日火区完成永久封闭后，随即开始通过下机道预留注氮管进行注氮。注氮持续至10月27日。注氮期间封闭区内co浓度变化注意：14日以后co浓度有上升， 其原因是为了实施后续火区治理 措施，矿通风部门将顶板巷启封 。火区压力状态改变，漏风供氧 造成了co升高，这说明了火源点 未降温。火 区 治 理灌注三相泡沫n克服长距离下行孔，施 工中返渣难题，采用大 功率钻机，高流量冲水 技术，最终成功三个钻 孔mm。n1#-方位角15度，倾角 21度，长70米。n2#方位角42度，倾角-6 度，长107米。n3#方位角15度，倾角21 度，长70米。1 钻孔施
6、工1#2#3#火 区 治 理制浆浆耗水制浆浆耗灰氮气发发泡剂剂持续时间续时间 1723m3/h35m3/h300m3桶90分钟约5天（272）灌注三相泡沫 灌注参数 灌注期间co变化n灌注期间间由于大量三相泡沫的注入将采空区内有害气体推出，其中co于月日上升到12ppm,瓦斯也从7%上升到13%。灌注停止后co下降到02ppm，瓦斯也有缓缓慢下降。火 区 启 封n启封方式及步骤n先将下机道密闭启封；n11月19日开始抽下机道底部积水，11月23或24日下机道底部积水被全部抽干；n打开回风道密闭，工作面形成全压通风；火 区 启 封n启封后火区状态n启封形成全压通风救护队员 排放瓦斯后，通防人员进
7、入工作面，发现工作面机道（下）隅角原冒烟位置处温度依然较高，35度左右。气体检测并未发现co。火 区 启 封n启封后火区治理n由于温度将高，矿通防部门随即采取了治理措施，治理以三相泡沫灌注 为主。11月26日，将利用井下移动制浆系统，在下机道制浆，通过下 机道（下）隅角处注氮管向采空区压注三相泡沫，持续至11月28日凌晨 ，发现 机道上方11米原冒烟位置再次有青烟冒出，隐患有恶化趋势 ， 怀疑高温点复燃。n经局、矿相关领导 研究决定：“暂不封闭火区，继续 灌注三相泡沫，后 续措施视灌注效果而定。”n28日中午，决定增加实施“架后插管”的三相泡沫灌注手段。但由于架后 顶板冒落，难以找到合适空间实
8、 施插管，仅成功插管一个，插管的位置 及布置方式如下图所示，后续三相泡沫灌注依靠插管和注氮管实施。为 保证大量泡沫通过插管流入采空区，后又将注氮管关掉。后续又从烟流 处开始逐次向远离烟流流出点方向打钻孔，钻孔为随机布置，打钻过 程中每增加一根钻杆都记录钻 孔内co浓度变化，以此来分析火源位置 。火过程中钻孔有害气体浓度最大为一氧化碳25000PPm、乙炔61PPm 、乙烯990PPm并伴有烟雾。火 区 启 封n启封后火区治理n插管位置于冒烟处 下方约1米处，管 长米。火 区 启 封n启封后火区治理n火经过一天的治理，于11月29日上午仍未见好转，切有恶化趋 势。29日下午局、通风处领导 决定将
9、火区封闭。n矿通风部门领导 ，充分考虑实际 情况，认为三相泡沫灌注时间 可能还是过短，泡沫还为触及到火源点，后通风矿长 苗应兴与 通防工区书记王爱文留在工作面继续注三相泡沫并观察情况， 其余人员全部撤离。n11月30日凌晨，连续三相泡沫灌注终见成效，通过钻孔灌注的 三相泡沫有部分以热蒸汽形式从架后冒出，同时，co和烟流都有 下降现象，这说明火源位置已基本被泡沫捕捉。后又继续通过 钻孔灌注三相泡沫、水等少量其他防灭火材料，至12月5日，工 作面原冒烟位置下风侧co浓度已降至2ppm，证明隐患已经基本 消失。至此，共打钻孔47个，总计长 度超过500米，注三相泡沫 约5t。浅埋藏煤层综放面自燃火灾
10、快速 治理技术 All rights reserved时 国 庆矿 井 概 况n中煤平朔煤业业有限公司安家岭一号井工矿矿主采煤层为层为 4#煤和9#煤，煤层层平均厚度分别为别为 8、13m； 走向为为近水平， 煤层倾层倾角约为约为 5%左右；其中，4# 煤层层距地表约约150m左右， 4#煤与9#煤层层平均间间距约为约为 25 m，煤层间层间 距较较小；安家岭一号井工矿矿井田地面标标高处处在+ 1 300 + 1 360m范围围内，地面区域北邻邻安家岭露天矿矿，西面为为露天矿矿回填区， 东东面、南面为为原始地貌；地面往下约约15 30m 为为露天矿矿开采后的回填黄土, 再往下为为原始岩层层。矿
11、 井 概 况一号井9004工作面长240m、走向长约2000m，煤层平均厚度约为14m；该工作面上部是原端帮煤矿4#煤采空区，地表为安家岭露天矿回采平台或回填区域。2009年8月4日凌晨，9004 工作面回采过程中, 其采空区与上部4#煤层采空区惯通，造成4# 煤层采空区（原小煤矿开采）自燃的浮煤掉落至9004工作面第132#架顶部，使得9004工作面和回风巷内的CO 气体严重超标，其中回风隅角处的一氧化碳浓度达108ppm，且132#支架顶部存在一定规模的自燃明火，严重威胁该工作面的劳作职工的身体健康和人身安全。能否快速熄 灭9004火区成为影响矿井安全生产的关键。矿 井 概 况火区概况示意
12、图火 区 概 况（1）火势大、发展较快 9004工作面回采过程中，随着顶板的不断来压9煤顶板跨落，造 成原小煤窑开采的4#煤采空区和9004采空区贯通，4#煤采空区内的 自燃火源掉落至9004工作面支架上方。由于自燃火源在4#采空区经 过了长时间 的发展，火势发展程度较高；放煤后，部分燃烧的煤 炭丢入采空区，部分掉落至支架顶部后呈明火状态发展，火势较 大；火点周围以及下风侧一氧化碳浓度较高，为安全起见，人员 不宜近距离处理。 （2）灭火管路距离火源位置较远 防治9004综放面的自燃火灾的灌浆、注氮系统均安装于回风巷 ，而火源位于工作面上距回风侧约 140m位置处，该位置处没有现 成的灭火注浆管
13、道。仅有的除尘管路的流量小，加之人员不宜靠 近火源处理，除尘水很难覆盖冒落下来的燃烧浮煤，对于未完全 冒落尚在支架顶部的燃煤更是无能为力。高位钻钻孔注三相泡沫控制火势势煤火的综合治理技术如图，为保证火区的不至于在较短时间内发 展到不可控的程度，在9004辅运巷煤壁形成 钻场，向火源点上方施工孔径为72mm的高位 灭火介质灌注钻孔。截止5日凌晨，成功施工 了3个高位钻孔。通过这些钻孔向采空区灌注 火区上方灌注了约20 000m3三相泡沫，暂时 压制住了火区的发展。煤火的综合治理技术n井下大流量灌注三相泡沫压制火势 利用火区烟雾变小的短暂间隙，综采队加紧 时间施工采用“只割煤不放煤”的开采方法，
14、在2天时间内共将工作面推进了15m，将原冒 落火源点甩入支架后方的采空区。煤火的综合治理技术n快速推进煤火的综合治理技术n地表大流量灌注三相泡沫降温煤火的综合治理技术 为确保火区不会再次复燃影响9004工作面安全回 采，在火源点得到治理的最后还施工了如图3所示 的1-6#隔离钻孔，各钻孔均采用108mm的套管， 每个钻孔终孔位置均落于9004采空区内，各钻孔 深度如下表所示。采用上述隔离钻孔共向9004采 空区灌注三相泡沫90 000m3，每个钻孔的平均灌 注量约为 15 000m3。这样就可以形成一个图3中所 示的采空区煤体润湿带，阻止高温区随工作面的 推进而可能引起的向回采方向发展。 。n
15、地表大流量灌注三相泡沫降温煤火的综合治理技术 露天矿大型钻机在地表施工了若干灭火钻孔 ，截止6日共计施工了6个可用的注浆钻孔（ A1-A6），这些钻孔的分布位置如图3所示。 其中A1，A3，A6钻孔的深度分别为110、116 、104m，终孔位置落于9004采空区内，这些 钻孔主要用于灌注三相泡沫；A2,A4,A5钻孔 的深度分别为84、78、89m，终孔位置位于原 端帮煤矿开采的4#煤采空区内，这些钻孔主 要用于灌注复合胶体。n地表灌注胶体对火取进行隔离煤火的综合治理技术n灭火效果n n图5 回风隅角一氧化浓度下降趋势 图6 A1钻孔底部温度变化趋势煤火的综合治理技术出现自燃火源从4#煤层冒落至9#煤采空区初 期回风隅角的一氧化碳高达110ppm、地表钻 孔A1的孔底温度高达200。综合快速治理措 施的实施实施后，至14日9004采空区温度和 回风隅角的一氧化碳气体浓度都逐步降低至 正常水平。可见，上述综合治理技术取得了 较好的灭火效果。n灭火效果
