預(yù)抽鉆孔自然發(fā)火防治技術(shù)實踐

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1、預(yù)抽鉆孔自然發(fā)火防治技術(shù)實踐　　摘要：大平煤礦13111炮采工作面回采初期煤體瓦斯含量、壓力較大，經(jīng)研究決定采用煤壁淺孔抽采及上下副巷順層消突鉆孔抽采。但隨著時間的推移，松碎的煤體可能出現(xiàn)自燃。為保證工作面正常回采且避免火災(zāi)事故的發(fā)生，技術(shù)人員研討出了實施方案，經(jīng)現(xiàn)場試用后，效果良好，保證了13111炮采工作面安全回采。關(guān)鍵詞：煤體自燃；松動圈；堵漏技術(shù)中圖分類號：TB文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2013）19-0186-021前言大平煤礦位于河南省鄭州市西南50公里處，行政區(qū)劃屬登封市大冶鎮(zhèn)。大平煤田位于新密煤田西部，橫跨登封市大冶鎮(zhèn)和新密市平陌鎮(zhèn)，始建于1982年，

2、1986年投產(chǎn)，核定生產(chǎn)能力90萬噸/年。大平礦區(qū)可采煤層為山西組二1煤層，厚度0.81～23.39m，平均厚度7m。煤層自燃發(fā)火傾向等級為三級，屬不易自燃煤層，最短發(fā)火期為64天；瓦斯等級為煤與瓦斯突出礦井。9本項目試驗地點為13111炮采工作面，該面回采初期煤體瓦斯含量、壓力較大，正?；夭善陂g上隅角及回風(fēng)流瓦斯較高，影響工作面正?；夭桑鶕?jù)《煤與瓦斯突出管理規(guī)定》及瓦斯治理需要，經(jīng)研究決定在13111底抽巷抽采的基礎(chǔ)上采用煤壁淺孔抽采、上下副巷超前順層消突鉆孔抽采的方法進行聯(lián)合瓦斯治理，方案執(zhí)行后有效地解決了瓦斯問題，但上下順層超前施工的消突鉆孔經(jīng)負(fù)壓抽放后約15天左右即出現(xiàn)煤體氧

3、化現(xiàn)象且CO濃度、溫度隨著時間的推移不斷增加，不采取措施進行處理隨時都可能出現(xiàn)煤體自燃，如果對出現(xiàn)氧化的鉆孔進行停抽，工作面瓦斯問題將制約正?；夭伞?工程概況2.1工作面位置13111工作面西北部沿13091工作面采空區(qū)原下付巷回采（局部處于13091采空區(qū)回采），南部為13采區(qū)兩條下山，東部為我礦尚未開采的工業(yè)廣場煤柱。2.2上下副巷順層鉆孔施工設(shè)計（1）鉆孔施工位置。由13111炮采工作面向西5m開始分別在上、下副巷沿煤層傾向進行布孔，由里向外進行施工，根據(jù)抽放半徑和煤層厚度確定鉆孔間距，鉆孔深度為上副巷70m，下副巷90m，鉆孔重疊長度為10m。鉆孔間距為1.2m，上中下各1個孔

4、（底眼距巷道底板0.6m）。9（2）鉆孔成孔工藝。采用ZY2300型全液壓鉆機，Ф89mm鉆頭，井下壓風(fēng)排粉法鉆進。（3）封孔工藝。采用“兩堵一注”封孔工藝。3煤體自然熱源來源分析3.1煤體自燃學(xué)說煤的自燃學(xué)說對煤體自燃原因提出了：黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說、自由基作用學(xué)說、煤氧復(fù)合作用學(xué)說等，其中黃鐵礦學(xué)說提出煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦（FeS2）與空氣中的水分和氧氣相互作用、發(fā)生熱反應(yīng)而引起的，具有代表意義。其次，黃鐵礦在井下潮濕的環(huán)境里被氧化產(chǎn)生SO2、CO2、CO、H2S等氣體時，也都是放熱反應(yīng)。因此在散熱不良時，必然導(dǎo)致煤的自熱與自燃。3.2CO氣體來源確定

5、9通過綜合分析，隨著煤巷掘進工作面的向前推進，破壞了原始煤體的穩(wěn)定性，煤層巷道兩側(cè)的煤壁在一定范圍內(nèi)形成一個松動圈，且大平煤礦所采煤層屬典型的“三軟”不穩(wěn)定難采煤層，煤層具有頂板軟、煤層軟、底板軟的特性，巷道掘進、擴修期間頂幫較難控制，隨著煤體的脫落松動圈又進一步擴大，順層鉆孔施工期間鉆桿又產(chǎn)生震動再次加大了煤體裂隙破壞程度，使空氣與深部煤體進行接觸，順層鉆孔施工結(jié)束后又由于封孔效果較差，鉆孔與抽采泵連接進行抽采時負(fù)壓帶動空氣進入鉆孔深部，鉆孔內(nèi)由于散熱效果差，致使出現(xiàn)蓄熱現(xiàn)象，達到了煤體自熱的條件。4防治煤體自然技術(shù)方案的確定對抽采鉆孔進行停抽并進行堵孔是解決煤體自燃的最有效途徑，但

6、如停抽鉆孔勢必影響瓦斯抽采率，無法滿足瓦斯治理的需要，將嚴(yán)重影響工作面正常安全回采。采用原封孔辦法加大封孔深度可阻斷漏風(fēng)通道，但目前經(jīng)過對比最有效的封孔材料馬麗散反應(yīng)速度較快很容易堵孔，很難達到預(yù)期深度，如采用調(diào)節(jié)配料比例，配料比例難以控制，封孔效果無法達到預(yù)期的目的。由煤體自燃發(fā)火原理進行綜合分析，有效處理巷道周圍松動圈，對煤體漏風(fēng)通道進行封堵，杜絕火災(zāi)事故的發(fā)生可采取以下技術(shù)措施：（1）通過對巷道煤體松動圈進行測試，對巷道施工期間的支護工藝進行改革，采取對煤體壓注黃泥漿加固煤體松動圈，堵塞漏風(fēng)通道，最大限度地減少空氣進入煤體深部；（2）局部注黃泥漿不到位地段結(jié)合注馬麗散淺部堵漏技術(shù)

7、進行補充堵漏；（3）對封孔工藝進行革新，采用雙管封孔技術(shù)進行封孔，加大封孔深度并杜絕堵孔現(xiàn)象的發(fā)生；9（4）對鉆孔施工過程進行嚴(yán)格監(jiān)督，打鉆期間堅持使用卡子器，固定鉆桿擺動范圍，防治鉆桿大幅度擺動，降低因打鉆震動增加煤體破碎；（5）根據(jù)煤層自燃傾向性鑒定加強人工及氣體監(jiān)測。5技術(shù)方案的實施5.1注黃泥漿堵漏風(fēng)（1）松動圈的測試。經(jīng)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，隨著巷道沿煤層向前掘進，掘進頭以及巷道兩幫煤體的應(yīng)力變化影響圈或松動變形特征呈“U”字形狀，在“U”字