CN109469503B - 一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，涉及煤矿采煤工作面防灭火技术领域，本发明实施例一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法利用和发挥高位钻场在工作面停采回撤及封闭后实施钻孔压注防灭火材料优势，尤其是施工人员安全操作和施工工程量少等优势，配合传统防灭火方式，杜绝综放工作面停采线自然发火事故，有效实现工作面安全回撤，解决了现有技术的难点和缺点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿采煤工作面防灭火技术领域，具体涉及一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富，煤炭产量及消费量均居世界前列，约占国内不可再生能源产量及消费的85％，但开采过程中煤炭自燃现象十分严重，80％的煤层具有自然发火倾向。尤其是高瓦斯矿井综采放顶煤工作面因受采煤工艺限制，停采线附近易残留煤炭，再加上综放面停采时间较长，极易引起煤炭自燃，导致火灾事故的发生，这会对煤矿井工开采安全生产造成严重威胁。
目前，采煤工作面防灭火主要是针对全矿井、采煤工作面回采期间、采煤工作面停采线等常规性防灭火方法，一般多为堵漏风、注浆、注胶、注惰性气体或施工1条消火道等综合防灭火方式，这些防灭火方式存在以下缺点：
(一)采空区注浆防灭火缺点：
采空区注浆防灭火即在工作面停采前超前埋设注浆管路出口，在工作面停采后利用预留注浆管路向采空区内压注黄泥浆、粉煤灰或混合胶体泥浆的防灭火方法。注浆出口位于垮落区内，防灭火材料浓度大时，易堆积在注浆管口处，只能实现点处理，无法覆盖隐患面；防灭火材料浓度不足时，水含量大，在采空区内易形成沟壑状通道，造成防灭火材料直接流失。
采空区内注浆量不足时，无法实现采空区遗煤全覆盖，注浆量大时，工作面出水量增大，增加繁重的排水工作，且影响设备正常回撤；注浆量过大时，一旦采空区内堆积浆体过量，会出现突然大量浆体涌出，易发生溃浆事故，可能会导致设备损坏和人员伤亡。
(二)注惰性气体防灭火缺点：
采空区内压注惰性气体防灭火期间，气体释放口周边区域防灭火效果较好，但一般工作面采空区范围大，遗煤分布广，无法有效覆盖控制大面积遗煤区域，整体防灭火效果差。
采空区内压注惰性气体防灭火期间，工作面各地点存在漏风情况，惰性气体逸散至工作面后，置换出采空区内瓦斯，易导致工作面瓦斯含量增加，且氧气含量降低，对工作面瓦斯治理、作业人员正常呼吸存在安全威胁，限制了压注惰性气体量，影响整体防灭火效果，且易出现瓦斯超限及人员窒息事故。
另外，平行于工作面施工消火道防灭火方法工程量大、投资高且工期长。因此，如何实现综放工作面停采线大面积遗煤区域防灭火措施安全有效，既能减少防灭火工作面的盲目性，实现安全操作，又能在减少工作量的情况下精准实现定点、全面区域防灭火，需要进行科学研究。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，用以解决现有防灭火方法存在安全隐患、防灭火效果差及无法实现精准定点、全面区域防灭火等问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法：
所述防灭火方法包括：
在工作面距离停采线50m范围内分别设置第一高位钻场和第二高位钻场；所述第一高位钻场位于进风顺槽内；所述第二高位钻场为原瓦斯抽放高位钻场，位于回风顺槽内；
根据工作面停采期间采空区内的丢煤、遗煤情况，分别以第一高位钻场和第二高位钻场为基准向丢煤、遗煤区域呈扇形均匀布置防火钻孔，所述防火钻孔的钻孔终端位置位于工作面支架后6～8m，防火钻孔的钻孔高度位于距离煤层顶板上方3～6m处；所述防火钻孔数量根据采空区丢煤、遗煤情况灵活设置。
在一个实施方式中，所述防火钻孔施工完毕后沿孔下入直径为50mm的钢管，钢管下入长度与防火钻孔长度相同；再利用移动式注浆装置向防火钻孔内压注胶体泥浆或MEA-1防灭火材料。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上、下端头分别布置第一注胶孔，向第一注胶孔内压注MEA-1防灭火材料。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上端头采空区内预留两路注浆管，压注混合MEA-1防灭火材料的胶体泥浆，直至压注至胶体泥浆外漏为止。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在所述工作面的下端头采空区内预留两路注氮管，实施连续性注氮，注氮量保持在300m3/h以上。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在所述回风顺槽靠近工作面10～15m的位置设置CO传感器。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在所述工作面中部支架上方每隔五个支架布置一个第一束管检测点；在采空区预埋束管布置第二束管检测点，第二束管检测点分别位于停采后采空区80m、60m、40m、20m、回风隅角位置。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：所述支架间设置有第二注胶孔，向第二注胶孔内压注MEA-1防灭火材料对支架尾部及架顶浮煤区域实施防灭火。
在一个实施方式中，所述防灭火方法还包括：在工作面外超前施工应急防火墙，现场备足应急封闭材料红砖、沙子、水泥，做好应急封闭准备工作。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法利用和发挥高位钻场在工作面停采回撤及封闭后实施钻孔压注防灭火材料优势，尤其是施工人员安全操作和施工工程量少等优势，配合传统防灭火方式，杜绝综放工作面停采线自然发火事故，有效实现工作面安全回撤，解决了现有技术的难点和缺点。
附图说明
图1为本发明实施例1提供一种综放面停采线附近的防火钻孔和注胶孔的布置示意图。
图中：停采线1，第一高位钻场2，第二高位钻场3，防火钻孔4，第一注胶孔5，注浆管6，注氮管7，第二注胶孔8，束管9，支架10。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法：
如图1所示，在工作面距离停采线1五十米范围内分别设置第一高位钻场2和第二高位钻场3；所述第一高位钻场2为新建的高位钻场，位于进风顺槽内；所述第二高位钻场3为原瓦斯抽放高位钻场，位于回风顺槽内；在高瓦斯矿井中，工作面的瓦斯浓度远远超过《规程》所规定的浓度标准，单纯采用通风的方式难以把工作面的瓦斯浓度控制在允许范围内，这就必须采用抽放瓦斯的方法来改善矿井的安全生产条件，以缓解生产压力，抽放瓦斯一般都会建设瓦斯抽放高位钻场，本发明利用煤矿开采过程中先前建设好的瓦斯抽放高位钻场应用于在综放面停采线的防灭火中，再配合新建的高位钻场，更加全方位地实现对工作面整体防灭火。
综放工作面停采造条件期间，统计支架尾梁后丢煤、架顶遗煤、工作面“两道一线”等各地点丢煤情况，根据丢煤情况绘制丢煤情况图纸，根据工作面停采期间采空区内的丢煤、遗煤情况，分别以第一高位钻场2和第二高位钻场3为基准向丢煤、遗煤区域呈扇形均匀布置防火钻孔4，所述防火钻孔4的钻孔终端位置位于工作面支架10后6～8m，防火钻孔4的钻孔高度位于距离煤层顶板上方3～6m处；图中仅显示了通过第二高位钻场3布置的防火钻孔4，未显示通过第一高位钻场2布置的防火钻孔4，所述防火钻孔4数量根据采空区丢煤、遗煤情况灵活设置，覆盖范围由工作面两端头至工作面整体范围内，以实现对工作面全方位地整体防灭火。
所述防火钻孔4施工完毕后沿孔下入直径为50mm的钢管，钢管下入长度与防火钻孔4长度相同，钢管两头车丝扣，采用管箍连接，钢管末端2～4m为花管；再利用移动式注浆装置向防火钻孔4内压注胶体泥浆或MEA-1防灭火材料。通过上述技术方案，利用移动式注浆装置压注胶体泥浆或MEA-1防灭火材料，确保工作面上、下端头至工作面中部支架顶板、尾梁后遗煤区域范围内全部覆盖充实。
所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上、下端头分别布置第一注胶孔5，向第一注胶孔5内压注MEA-1防灭火材料。通过上述技术方案，确保煤体破碎区域充实并保持表面湿润。
所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上端头采空区内预留两路注浆管6，压注混合MEA-1防灭火材料的胶体泥浆，直至压注至胶体泥浆外漏为止。通过上述技术方案，通过采用注浆防灭火方法对工作面的上端头实施防灭火。
所述防灭火方法还包括：在所述工作面的下端头采空区内预留两路注氮管7，实施连续性注氮，注氮量保持在300m3/h以上，根据现场情况，在保证安全的情况下，可适当调整注氮量。通过上述技术方案，通过采用注入惰性气体防灭火方法对工作面的下端头实施防灭火。
所述防灭火方法还包括：在所述回风顺槽靠近工作面10～15m的位置设置CO传感器。通过上述技术方案，实时监测一氧化碳变化情况。
所述防灭火方法还包括：在所述工作面中部支架上方每隔五个支架布置一个第一束管检测点，束管开口分别埋入支架尾梁后伸入浮煤内0.5m以上；在采空区预埋束管9布置第二束管检测点，第二束管检测点分别位于停采后采空区80m、60m、40m、20m、回风隅角位置。通过上述技术方案，利用在线监控系统观测抽放管路内气体变化情况，并每天取样分析检测；每班人工检测工作面回风隅角、回风10m范围内气体，每天取样分析。通过以上综合自然发火预测预报方法，每天形成报表，每周形成曲线进行预测预报。
所述防灭火方法还包括：所述支架间设置有第二注胶孔8，向第二注胶孔8内压注MEA-1防灭火材料对支架尾部及架顶浮煤区域实施防灭火。通过上述技术方案，确保架顶、架后浮煤全部充实，架顶浮煤保持湿润。
所述防灭火方法还包括：在工作面外提前施工应急防火墙，现场备足应急封闭材料红砖、沙子、水泥，做好应急封闭准备工作。
该防灭火方法的使用，从根本上解决了工作面架后广大遗煤区域所带来的安全隐患。不仅停采及回撤期间能开展防灭火工作，工作面封闭后也可以利用高位钻场正常进行防灭火施工，实现了工作面切顶线、支架尾梁、尾梁后部遗煤区域的定点、精准、全覆盖注胶防灭火，减少了盲目注胶、注浆等工作量。为在多灾害综放工作面停采回撤时间长的情况下，有效杜绝了停采线自然发火事故的发生，实现安全回撤。
实施例2
针对硫磺沟煤矿(4-5)04工作面采用综采放顶煤工艺回采，具有高瓦斯、自燃、冲击地压等灾害，工作面回采期间采用U型通风。工作面面长180m，平均倾角23°，安设综采支架119架；工作面平均煤厚6.15m，采高3.0m。2017年6月19日开始上网，6月25日支架停止拉移，7月12日停止回撤作业，共撤完皮带、转载机、破碎机、采煤机及部分前后部运输机，剩余118组液压支架、前部运输机12节溜槽、前部运输机电缆槽42节、后部运输机中间溜槽76节未回撤。由于回撤人员不足，(4-5)04工作面于2017年7月23日中班上、下顺槽完成保护性封闭。10月13日启封完毕后恢复回撤作业，11月23日工作面支架回撤完毕，于11月25日封闭完成。(4-5)04工作面停采回撤期间工作面上端头施工第一注胶孔12个，下端头施工第一注胶孔10个，架间施工第二注胶孔176个，累计压注MEA-1防灭火材料7436㎏，(4-5)04工作面回风顺槽40#高位钻场向采空区方向施工防火钻孔15个，压注黄泥浆1000m3，添加MEA-1防灭火材料7735kg，(4-5)04工作面进风顺槽高位钻场向采空区方向施工防火钻孔16个，压注MEA-1防灭火材料4240kg。累计压注黄泥浆1000m3，防灭火材料19411kg，皮带顺槽侧采空区累计注氮量44.64万m3。工作面回撤期间上隅角及回风流均未出现一氧化碳。高位钻场防灭火方法的应用，科学合理的实现了矿井综放工作面回撤期间停采线杜绝自然发火的安全目标，为矿井后期采煤工作面安全回撤奠定了安全、高效的基础。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，其特征在于，所述防灭火方法包括：
在工作面距离停采线（1）50m范围内分别设置第一高位钻场（2）和第二高位钻场（3）；所述第一高位钻场（2）位于进风顺槽内；所述第二高位钻场（3）为原瓦斯抽放高位钻场，位于回风顺槽内；
根据工作面停采期间采空区内的丢煤、遗煤情况，分别以第一高位钻场（2）和第二高位钻场（3）为基准向丢煤、遗煤区域呈扇形均匀布置防火钻孔（4），所述防火钻孔（4）的钻孔终端位置位于工作面支架（10）后6～8m，防火钻孔（4）的钻孔高度位于距离煤层顶板上方3～6m处；所述防火钻孔（4）数量根据采空区丢煤、遗煤情况灵活设置；
所述防火钻孔（4）施工完毕后沿孔下入直径为50mm的钢管，钢管下入长度与防火钻孔（4）长度相同；再利用移动式注浆装置向防火钻孔（4）内压注胶体泥浆或MEA-1防灭火材料;
所述防灭火方法还包括：在所述回风顺槽靠近工作面10～15m的位置设置CO传感器;
所述防灭火方法还包括：在所述工作面中部支架上方每隔五个支架布置一个第一束管检测点；在采空区预埋束管（9）布置第二束管检测点，第二束管检测点分别位于停采后采空区80m、60m、40m、20m、回风隅角位置；
所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上、下端头分别布置第一注胶孔（5），向第一注胶孔（5）内压注MEA-1防灭火材料；
所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上端头采空区内预留两路注浆管（6），压注混合MEA-1防灭火材料的胶体泥浆，直至压注至胶体泥浆外漏为止；
所述防灭火方法还包括：所述工作面支架间设置有第二注胶孔（8），向第二注胶孔（8）内压注MEA-1防灭火材料对支架尾部及架顶浮煤区域实施防灭火。
2.如权利要求1所述的一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，其特征在于，所述防灭火方法还包括：在所述工作面的上端头采空区内预留两路注浆管（6），压注混合MEA-1防灭火材料的胶体泥浆，直至压注至胶体泥浆外漏为止。
3.如权利要求1所述的一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，其特征在于，所述防灭火方法还包括：在所述工作面的下端头采空区内预留两路注氮管（7），实施连续性注氮，注氮量保持在300m³/h以上。
4.如权利要求1所述的一种利用高位钻场针对综放面停采线的防灭火方法，其特征在于，所述防灭火方法还包括：在工作面外超前施工应急防火墙，现场备足应急封闭材料红砖和沙子和水泥，做好应急封闭准备工作。
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