雙頂山礦業礦業股份有限公司是由原長春市屬地方國有雙頂煤礦經股份制改造而來的,該礦是自然發火較嚴重的礦井。自1990年建礦以來,自然發火事故頻繁(1990-1999年累計發生自然發火事故48起),造成損失煤量近 100萬 t,嚴重影響正常的安全生產,給企業帶來了巨大的經濟損失,也使該礦井正常的生產經營難以維持。1999年以來該礦通過認真總結和吸取歷次礦井自然發火的經驗教訓,理論聯系實際因地制宜摸索出一套簡單易行的處理回采工作面自然發火和礦井局部火災的方法。成功地抑制了采空區和巷道局部自然發火,取得了良好的經濟和社會效益,6a來該礦沒有因火災而影響安全生產的事故,安全生產形勢每年都有1個穩步提高。
1 礦井概況
雙頂煤礦采用片盤斜井開拓,采用兩主一副中央并列式抽出通風,礦井總回風量2 400 m3/min,屬高瓦斯礦井。設計產量30萬t,現投產1個采區,年產量30萬t,所采煤層為中生代下統營城組,煤種屬長煙煤,煤層屬單一煤層,煤層厚度5一15 m,煤層傾角400 -- 60’左右,工作面采用水平分層單體ii鋼放頂煤壁式采煤法,采2m放13 m,煤層極易自然,自然發火期為1-V2個月,最短為 15 d,煤層爆炸指數為46%。
2 易自然發火地點
(1)回采工作面采空區。由于工作面兩端壓差造成工作面采空區的漏風,厚煤層回采空區遺煤多,受多種因素的制約,有時推進度緩慢,造成采空區、上下兩道浮煤氧化自然;由于煤層傾角較大,煤層易破碎,造成開采中上部采空區中灼熱的遺煤進人新采空區迅速氧化而引起自燃。
(2)巷內部局部高冒和獨頭巷道。回采工作面上下順槽在掘進過程中,遇煤質疏松、地質構造帶擠壓、地應力增大等有局部冒頂現象,但在處理冒頂時未及時采取有效充填和封堵措施,在空氣擴散作用下微風串人,其浮煤體長期與氧氣接觸產生的熱量不易擴散,導致局部升溫發火。獨頭巷道擴散通風氧化溫度不易擴散,積存浮煤緩慢氧化導致自燃。
(3)閉區正壓密閉前自然發火。煤巷密閉由于封閉不嚴、掏槽深度不夠,造成密閉四周漏風及煤層裂隙發育造成漏風等原因,導致正壓密閉上、下部浮煤氧化或閉區浮煤自燃。
(4)巷道交叉點。巷道交叉點由于地壓力大影響,煤巷四周松動圈范圍擴大,裂隙增多由負壓作用造成裂隙漏風浮煤氧化自燃。
3 自然發火的預防和處理
3.1 采空區及閉間灌漿堵漏防滅火
(1)灌漿防滅火是該礦經常使用的防滅火手段,它具有成本低、操作簡單、效果顯著的特點,通常采用采區上水平設簡易攪拌灌漿站利用靜壓或注漿泵,通過管路輔到采區上下兩道,對工作面開切眼、停采線進行預防性注漿防止自然發火。
(2)區段結束后對空區及時密閉,一般采用雙道密閉,根據煤壁四周裂隙發育情況確定密閉間距為
1.5 m,對密閉中間進行注漿以減少或杜絕漏風,防止自然發火。
3.2 注膠防滅火
(1)對高冒難以處理的煤巷巷道,根據服務時間長短分別采用砌筑料石、磚、木板防火暄的方式對暄后冒區進行注漿或注膠體充填防止暄內浮煤氧化。
(2)對于采區上下順槽煤巷的局部高冒已造成局部高溫采取錯施:一是打鉆注水注漿來降溫滅火;
二是采取注凝膠來防滅火。凝膠采用碳酸氫按和水玻璃溶液混合后生成,用注膠泵或泥漿泵將凝膠注人浮煤后一是吸收熱量,降低煤體的溫度;另一方面堵塞煤體間隙,覆蓋在煤層上面,阻止空氣的流動,使之不再氧化達到防滅火的目的。凝膠的配置根據成膠質量及反應時間確定 2種溶液的濃度,現場易掌握,結合實際選擇如表適宜的凝膠配方。該方法操作簡便,靈活機動,可同時起到防火和降溫的作用,同傳統的注漿防火措施比,具有水分流失慢,一旦流失可定期補充的特點,預防周期延長,幾年來應用效果非常顯著。
