黄陵二号煤矿巷道漏风及防灭火安全治理

徐竞昭

(陕西煤业化工集团有限责任公司，陕西 西安 710000)

1 概述

黄陵矿区各矿开采煤层均为自燃和容易自燃煤层，并且均为油气伴生矿井，油气抽采引起矿井漏风增加，使采空区自燃危险增加，地层释放的油气对自燃监测产生干扰，造成自燃早期预警和自燃防治困难[1]。对于瓦斯含量较高的矿井，当发生自燃的时候，容易引发更严重的安全事故，严重威胁矿井的正常安全生产[2-3]。

黄陵二号煤矿当前一段时期主要开采2号煤层，本煤层是近水平煤层，2号煤层的平均厚度5～6 m，埋深度300～600 m。黄陵二号煤矿408工作面实行双巷掘进，相邻工作面顺槽之间每隔300 m有1条联络巷。在2号煤层的开采实践过程中，采动压力较为明显，导致工作面的巷道或者顺槽破碎的比较严重。同时，结合实测发现，联络巷、巷道立交点等位置，容易引起自燃；加上瓦斯抽采引起漏风增加，增大了煤层自燃的危险。采空区及巷道漏风是煤层自燃的重要原因[4]。因通风需要，黄陵2号煤矿工作面运输巷通常要跨过回风大巷形成交叉巷道，巷道间压差很大，生产过程中产生的动压使两交叉巷道之间的煤岩体破坏，产生漏风裂隙。此外，工作面之间的煤柱容易压裂，造成老空区密闭后也会产生漏风裂隙，采空区漏风供氧也会造成采空区遗煤不同程度的温度升高，引起一氧化碳(CO)浓度升高，出现自燃迹象。

结合黄陵二号煤矿的漏风实际情况，通过检测井下巷道之间，采空区等部位的漏风情况，分析有无自燃危险，以便及时采取防灭火措施，并且对漏风通道及时采取封堵措施，预防煤层自燃。

2 漏风通道测试

在矿井气体成份的分析仪器中，普遍采用的是SF6检漏仪。由于这种仪器在使用时具有很高的灵敏度，对环境的适应性良好、选择性较高、操作原理简单，很方便使用人员掌握。SF6的赋存状态稳定，是一种惰性气体，其分子量大(146.07)，也是一种相对比较稳定性的非燃烧气体[5]。与此同时，SF6气体的物理活性较大，它可以与井下巷道或顺槽内的风流迅速混合，而且混合相对均匀，便于迅速检测。SF6在井下气流中的含量是极低的，是井下示踪气体的优选目标，SF6检漏仪能非常方便且准确地进行漏风通道的检测。

本次测定通过SF6示踪气体测得漏风通道的分布，采用瞬时释放法进行漏风通道探测[8]。瞬时释放法就是在可能存在的漏风源处，通过仪器在一瞬间释放SF6气体，操作人员使用SF6检漏仪，在事先分析得出的可能存在漏风的巷道或顺槽内，对于SF6气体含量进行检测。本次漏风测定释放位置确定为408撤架通道密闭处，监测点设置为410回风巷2#联络巷位置，测定408采空区与410回风巷之间的漏风情况。释放SF6气体后20 min后在410回风巷2#联络巷检测到SF6气体，第2次检测到的时间为释放后38、41 min后，释放点检测点存在漏风，漏风流速为10.12～20.75 m/min。受到层状裂隙岩体的影响，气体的实际渗流是曲线，且SF6在空气中流速也要大于20.75 m/min。然而，在检测点检测到2次信号，2次检测的浓度大致相同，说明释放点与检测点存在不同的漏风通道。

根据以上检测结果得出：408采空区与410回风巷之间存在漏风，漏风通道相对比较畅通。

3 漏风点均压和堵漏防火处理

1)均压减少漏风。目前黄陵2号煤矿有2个采煤工作面正在生产。采煤工作面风量一般为2 500 m3/min左右。由于工作面推进度减慢，工作面绝对瓦斯涌出量减少，故在满足排瓦斯等工作需要的前提下，工作面风量可以适当降低。建议风量降低到2 000 m3/min以下，以减少采空区漏风，预防煤层自燃。工作面封闭后，工作面一侧位于进风大巷，另一侧位于回风大巷导致采空区两侧压差较大，漏风量也比较大。通过增加密闭，使通往采空区的两个密闭均处于进风侧，密闭两端压差减小，可有效降低采空区漏风，预防煤层自燃。

2)封堵邻近巷道向采空区漏风通道。采空区漏风供氧是引起自燃的重要原因。目前采空区漏风有2个原因，一是通过工作面漏风，主要是通过进风隅角进，回风隅角漏出；二是通过联巷密闭向采空区漏风。可采取联络巷密闭及其周边水泥喷浆，封堵漏风通道；对于断裂带煤帮裂隙漏风通道，向巷帮打钻，注入水泥浆或马丽散对裂隙进行充填封堵；将采空区相邻的盲巷封闭，减少邻近巷道向采空区漏风。

3)封堵工作面向采空区漏风通道。工作面采空区“两道”“两线”位置顶板冒落不严，并且压差较大，漏风量十分大。现场观测表明，距离工作面170 m处的进风侧采空区，氧气浓度仍可高达17%，说明存在较严重的漏风。为减少采空区漏风，建议在工作面每推进50 m，在工作面进、回风隅角处各施工一道封堵墙，充填隅角漏风通道。封堵墙沿工作面推进方向下部宽3 m，顶部宽1 m，沿工作面摆布方向长度以外侧接触煤壁，内侧靠近支架。封堵墙材料为黄土袋。

4)采空区注氮。工作面采空区推进度小于3 m/d时必须注氮。采用采空区开放式注氮，注氮口位置为工作面进风侧，距离工作面15～50 m处。设计在封堵墙后预埋注氮管，当工作面推进到注氮管进入采空区10 m以上时，即开始注氮，直至施工下一个封堵墙，并开始下一个位置注氮。

5)喷洒阻化剂。工作面2个顺槽处，采空区遗煤比较多，并采漏风相对较大，是自燃危险性大量的区域，向该区域喷洒阻化剂。尤其是进风侧隅角处，喷洒气雾气雾阻化剂，可以随风飘散到采空区深部，豫防煤层自燃。

6)采空区加强监测。在工作面回风隅角处，及回风侧架后设观测点，每天定点、定时观测一氧化碳(CO)等自燃指标气体变化情况。采空区埋管观测继续进行，出现CO升高等现象时，及时判断采空区自燃的情况，以便做到防患未然。

4 漏风引起的火灾处理技术方案

4.1 大面积煤层火灾快速灭火技术方案

在厚煤层的开采中，受开采厚度的限制和采矿技术的限制，使采空区内丢弃的煤炭资源较多，采空区的遗煤非常容易发生大面积的自燃火灾。顺槽煤柱在采动压力的作用下，煤柱的支撑能力降低，沿空侧的部分煤体会比较破碎，从而与采空区冒落的矸石导通，形成漏风通道，造成煤炭的自燃[6]。如果采空区自燃引起的火灾火势不能控制的时候，应该选择快速封闭当前工作面的办法，避免火区的影响和扩散范围进一步增大。对于高瓦斯矿井，一旦发生自燃，应立即封闭工作面。工作面封闭时，应在工作面进风侧预留防灭火措施管，工作面回风侧预留气体观测口并预埋Φ10 mm的束管，以备进一步灌注防灭火材料灭火和火区监测。

向封闭区内灌注液态二氧化碳，迅速降低闭区氧浓度和温度，抑制火灾发展，并可预防爆炸；通过预留的防灭火措施管向火区注高密度惰化阻化泡沫，注惰泡范围在采空区进风侧，距离工作面10～30 m，注惰泡量要能够淹没整个封闭区空间。每隔72 h要向封闭区补注泡沫，以便抑制火灾发展，防止爆炸发生。

4.2 相邻采空区大面积火灾的处理措施

当相邻采空区自燃时，首先应加强邻近巷道的支护，并对其进行喷浆处理，以减少漏风；加强对火区气体、温度的监测；向邻近采空区打钻并下束管，每班监测邻近采空区气体变化情况；通过预留的防灭火措施管向火区注高密度惰化阻化泡沫，注惰泡范围在采空区进风侧，距离工作面10～30 m，注惰泡量要能够淹没整个封闭区空间。每隔72 h要向封闭区补注泡沫，以便抑制火灾发展。向邻近采空区火区注胶体直至灭火，注胶范围由火区位置而定。

5 结语

本文针对黄陵二号煤矿的巷道漏风开采实践难题，采用电子捕获气相色谱法和SF6检漏仪检测，得出黄陵二号煤矿408工作面采空区与410工作面回风巷之间存在漏风，且漏风通道相对比较畅通。利用漏风探测结果，对漏风较大的有自燃危险的区域采取了均压通风、封堵漏风、注氮降温等处理措施，根据各项措施实施条件，详细给出了施工技术方案。同时，为了有效地避免采取区遗煤自燃而引发的火灾安全事故，给出了大面积煤层火灾和相邻采空区大面积火灾，防灭火的技术方案和安全处理措施。研究成果保障了408工作面的安全高效回采，同时为410等同类开采条件的工作面提供指导意义，经济效益显著，在黄陵矿区的推广前景广阔。