浅谈钻孔注氮防灭火技术

何 勇

（淮南矿业集团新庄孜矿， 安徽淮南232072）

1 引言

随着煤炭开采技术的不断发展，煤矿生产率得到大幅度提高，但是在地质条件不理想，煤层赋存不稳定的地区，仍然采用炮采工艺，此方法带来的问题是，推进速度慢，采空区易自然，矿井火灾事故依然严峻［1］。目前，通常采用注水、喷洒阻化剂、堵漏风等技术防治采空区煤炭自燃［2］。我国在80年代引进国外注氮防灭火技术［3］［4］，取得了一定的成果，近年来，注氮防灭火技术在实践过程中取得了进一步的推广和应用。随着注氮设备的不断更新，防灭火理论的不断成熟，注氮防灭火技术发挥着越来越重要的作用。

本煤层62113底区工作面位于62采区一阶段，走向长约860m，倾斜长约140 m。两巷标高为－585～－662m。工作面煤层倾角为27°左右。C13煤层底区煤厚为1.3～7.5m，平均4.0m。属厚煤层下分层开采，回采方式为炮采，压茬时间为三个月。

2 自燃发火原因分析

该面进回风水平小石门多，风巷标高有五个，运顺标高有六个，每一个小石门都是一个漏风点，加之每一个小石门在揭煤过程中都发生了不同程度的漏顶现象，煤层松软漏气，容易发生煤层氧化；顶底区压茬仅有三个月，底区工作面风巷与顺槽之间漏风较大；在C13煤层瓦斯治理过程中施工了10×15的穿层钻孔，封孔不严，形成漏风；C13煤层底板岩巷距煤层法距为6～15m，受采动影响，围岩松动，形成漏风，如图1所示。综上所述，该面漏风通道多，漏风风路复杂，稍有不慎就会发生自燃发火事故。因此，保证工作面顺槽、运煤石门的漏风为惰性气体，减少上分层采空区充满氮气，阻止采空区松软煤体的氧化，至关重要。

图1 62113工作面漏风示意图

3 防治自燃发火的措施

3.1 石门钻孔注氮

在顺槽标高每一个小石门见煤后，立即施工五个注氮孔，钻孔孔径75mm，终孔位于顺槽以上5m，钻孔走向间距为3m，穿过煤层进入采空区，然后下入φ50mm的套管至孔底，注浆封孔，以保证钻孔畅通（有的钻孔孔内破碎，难以下套管，则使用废旧钻杆，打到采空区之后，不再取出，直接合茬注氮）。使用0.6～0.7MPa的高压氮气进行24h不间断注氮，如图2所示。

图2 62113运煤石门钻孔注氮布置图

3.2 底区顺槽注氮

在62113底区顺槽掘进过程中，上帮每隔5～10m施工一个φ42mm注氮孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，每个注氮孔确保能打到顶分层采空区，与底区顺槽注氮管合茬进行连续注氮，如图3所示。

图3 62113顺槽钻孔注氮布置图

3.3 风巷高冒点注氮

在风巷施工过程中，产生几个高冒点（35℃～37℃），封闭处理非常困难，我们采用在高冒点前后5m范围内，先用木板托水泥，然后再打φ42mm注氮孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，与注氮管合茬进行连续注氮，72h后，高温消除。取得了较好的效果，如图4所示。

图4 62113风巷高冒钻孔注氮示意图

3.4 其他防火措施

考虑在顶区工作面回采埋管压浆，大量泥浆从一个点灌入采空区，容易冲出一条沟，灌浆不均匀，除在顶区工作面回采工程中洒浆、压浆外，在底区风巷掘进过程中，每2m从风巷下帮施工一个注浆孔，下入φ42mm套管，2～3m，用聚胺酯封孔，每个注浆孔确保能打到顶分层采空区，并下水为止，和灌浆管路连接，灌浆时每10个孔为一组，进行多轮次的灌浆，在此过程中，如果发现有不下浆的钻孔，要及时补孔，如图5所示。

图5 62113风巷钻孔注浆示意图

4 取得的效果

62113底区工作面从2010年2月20号开始回采至收作，已有半年之久，没有发生自然发火隐患，上隅角垛子内最大CO浓度只有8ppm。

C13煤层中底区工作面一直受到高温的困扰，工作面温度一直在31℃～34℃，采取防治自燃发火的措施后，工作面风巷温度只有26℃，给职工创造了一个良好的工作环境。

C13煤层中底区工作面一直受到顶部矸石破碎和漏顶的威胁，由于采用了风巷密集小孔灌浆，在压茬关系只有3～4个月的情况下，再生顶板非常好，局部需要破顶的地方，必须采用爆破的方式，保障了工作面的安全回采。

［1］ 王德明.矿井火灾学［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2008.

［2］ 韦道景.液氮技术应用于矿井防灭火［J］.煤炭技术，2002，31（1）：26－28.

［3］ 于贵生，王刚，梁运涛.液氮技术在我国矿井防灭火领域中的应用［D］.2012年全国煤矿安全学术年会论文集，2012，116－118.

［4］ 陈作宾.用液氮预防和扑灭井下内因火灾［J］.煤矿煤矿安全技术安全技术，1985，（4）：1－6.

［5］ 余明高.我国煤矿防灭火技术的最新发展及应用［J］.矿业安全与环保，2000，27（1）：21－23.

［6］ 肖蕾.注氮防灭火技术在煤矿中的应用［J］.宁夏工程技术，2009，8（1）：20－22.

［7］ 肖雪峰.注氮技术在采空区防灭火中的应用［J］.煤矿开采，2010，15（1）：：97－99.

［8］ 朱红青，李峰，等.非间隔式注氮防灭火装置动力参数［J］.煤炭学报，2012，37（7）：1184－1188.