根據(jù)西安科技大學(xué)對11113工作面防火技術(shù)與裝備研究成果，安徽建筑工業(yè)學(xué)院對采空區(qū)“三帶”測定、通風(fēng)系統(tǒng)均壓、抽采平衡技術(shù)研究的成果和經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)場施工編制潘北礦11313工作面頂分層回采期間防治自然發(fā)火技術(shù)措施。
1. 概況
1.1 工作面概況
11313工作面位于礦井東一（a組煤）采區(qū)，工作面沿走向布置，設(shè)計可采走向長780m，傾斜長123m，上風(fēng)巷長1125 m，下順槽長1055m，可采儲量52.4萬噸，工作面上風(fēng)巷標(biāo)高-413.8～-442.5m，下順槽標(biāo)高-455.8～-480.4m。工作面計劃回采時間2013年4月～2013年12月。
3煤面內(nèi)厚4.55～7.22m，平均5.77m，煤層比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，屬于半亮-半暗型煤，硬度較小。3煤層上距4-1煤約70m，下距1煤層0.5～1.99m，平均1.28m。1煤厚2.52～4.35m，平均3.5m。根據(jù)11313工作面上下順槽實際揭露資料，發(fā)育斷層14條，其中落差大于3m的7條，小于3m的7條。
由于a組煤厚度較大，采用分層開采方式，其中a組煤分兩層開采，先采3煤頂分層，采高4.5m。。11313工作面a組煤自燃發(fā)火期3～6個月。
1.2 通風(fēng)系統(tǒng)
該面采用u型通風(fēng)方式，11313工作面頂分層回采期間預(yù)計配風(fēng)量為1080m3/min。
進(jìn)風(fēng)路線：
① 地面→副井→-490m東翼運輸大巷→-490m東翼軌道石門、-490m東翼皮帶石門→-490m東翼a組煤皮帶巷→11313下順槽→11313工作面
② 地面→副井→-490m東翼運輸大巷→-490m東翼軌道石門→11313下順槽進(jìn)料聯(lián)巷→11313下順槽→11313工作面
回風(fēng)路線：
11313工作面→11313上順槽→a組煤回風(fēng)上山→-490m東翼a組煤回風(fēng)巷→-480m東翼回風(fēng)石門→-490m東翼回風(fēng)大巷→風(fēng)井→地面；
1.3 防滅火系統(tǒng)
（1）灌漿系統(tǒng)
地面設(shè)有泥漿攪拌站，總?cè)萘?44 m3，安設(shè)制漿能力13.6 m3/h的泥漿攪拌機3臺，泥漿用φ168×12mm管路通過鉆孔向井下-490m東、西采區(qū)輸送。11313上風(fēng)巷布置一路2吋灌漿管路，約1070m。
灌漿管路敷設(shè)路線：地面灌漿站→灌漿鉆孔→-490m東翼回風(fēng)大巷→-480m東翼回風(fēng)石門→-490m東翼a組煤回風(fēng)巷→a組煤回風(fēng)上山→11313上順槽→11313工作面老塘。
灌漿參數(shù)選擇：
灌漿參數(shù)：灌漿材料選用粘性黃土，泥漿水土比5：1。
黃土量：q=k×m×l×ls×kr
式中k-灌漿系數(shù)，取0.04；
m-煤層開采厚度，取4.0m；
l-傾向長度，取123m；
ls-工作面日推進(jìn)度，取3m；
kr-煤炭回收率，取93%；
則每天需漿量q=0.04×4×123×3×0.93=54.9m3。
（2）注氮系統(tǒng)
地面建有注氮車間，安裝kgzd-1000型制氮機兩臺，單臺制氮量為1000m3/h，產(chǎn)氮濃度不低于97%。干管（φ194×12mm）由風(fēng)井井筒安裝，井下敷設(shè)φ133×5mm無縫鋼管至-490m東、西翼采區(qū)。11313下順槽布置一路4吋注氮管路，約1060m。
注氮管路鋪設(shè)路線：地面制氮車間 →風(fēng)井→-490m東翼回風(fēng)大巷→-490m東翼膠帶機大巷→-490m東翼皮帶石門→東翼a組煤皮帶巷→11313下順槽→11313工作面老塘。
2. 回采期間防滅火技術(shù)措施
2.1 自然發(fā)火監(jiān)測
1）通風(fēng)隊在以下地點必須設(shè)點進(jìn)行防火檢查，并建立檢查臺賬：①工作面上隅角、回風(fēng)流、采空區(qū)（測點進(jìn)入采空區(qū)或煤巖體內(nèi)不少于300mm）每小班設(shè)點檢查1次；②斷層附近、架頂遺煤量大的支架間安設(shè)測點，支架間測點架頂、架尾每天檢查1次；工作面架檔每周全面檢查1次；若發(fā)現(xiàn)異常，增加架間檢查次數(shù)；③抽采管路每天檢查1次。
2）測氣員采用鑒定器、溫度計檢查工作面上述測點co、溫度等參數(shù)，每周抽取氣樣分析1次。出現(xiàn)co地點，每天必須取樣用氣相色譜儀分析。
3）工作面回風(fēng)流安置co傳感器，安全監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測，監(jiān)測到回風(fēng)風(fēng)流中有co時，必須立即匯報相應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)。
4）使用紅外熱成像儀進(jìn)行巷道、工作面溫度異常點監(jiān)測。
5）束管監(jiān)測
利用jsg-7型火災(zāi)預(yù)報束管監(jiān)測系統(tǒng)，在工作面上隅角設(shè)置固定觀測點，自動巡回采樣、分析。
2.2 初采期間防滅火技術(shù)措施
1）工作面初采期（工作面推進(jìn)0m-50m）每推進(jìn)10m，采煤隊負(fù)責(zé)在上、下隅角用“雙抗”編織袋裝煤（矸）各建一道隔離袋墻，厚度不小于2m，高度接頂，左右到煤幫及綜采支架，充填墻用黃泥抹實，確保密實不漏風(fēng)。
圖2.4 采空區(qū)兩道沙袋充填示意圖
2）工作面初次來壓后，通過上隅角預(yù)埋的灌漿管路灌黃泥漿、下順槽預(yù)埋注氮管路至采空區(qū)注氮。
3）在工作面上、下順槽距切眼40～60m位置按扇形布置方式提前向采空區(qū)施工鉆孔，鉆孔終孔位置位于工作面煤層頂板以上3m。工作面初次來壓后使用zhj-10/1.8g礦用移動式防滅火注漿裝置通過鉆孔向工作面上、下部壓注mcj12或mea-1高分子膠體各200m3，處理區(qū)域為工作面上下部各30m范圍內(nèi)。如下圖所示：
圖2.5切眼鉆孔位置布置示意圖
2.3 工作面正?；夭善陂g防滅火技術(shù)措施
1）嚴(yán)格跟頂回采，合理調(diào)整支架起伏和控制采高，提高回采率，降低采空區(qū)浮煤量；保證月推進(jìn)速度在60m以上，降低采空區(qū)浮煤氧化時間。
2）正?；夭蓵r，采煤隊每次移架對架后進(jìn)行灑漿，通風(fēng)隊負(fù)責(zé)監(jiān)督。
3）當(dāng)支架間測點檢測有co時，增加采取支架間灌漿鉆孔灌漿方法。利用ф19mm高壓膠管將打入老塘方向的6分灌漿鐵管與敷設(shè)至工作面的2吋灌漿軟管合茬灌漿。架間鉆孔采取非連續(xù)灌漿方式，每次灌漿3～5分鐘，鉆孔孔口漏漿要立即停止灌漿，防止工作面大量跑漿。
4）工作面過斷層時，適當(dāng)加大架后灑漿量；視情況增加采用上隅角預(yù)埋2趟灌漿管路交替灌漿和下順槽預(yù)埋注氮管路向采空區(qū)注氮措施；過落差大于5m的斷層，提前在上順槽或下順槽施工鉆孔向采空區(qū)斷層遺煤區(qū)域壓注mcj12或mea-1高分子膠體（若架間具備鉆孔施工條件，可以適當(dāng)從架間向采空區(qū)施工部分鉆孔）。
5）工作面日推進(jìn)度小于2刀或存在自然發(fā)火隱患時，利用下順槽預(yù)埋注氮管連續(xù)向采空區(qū)注氮或co2，壓注期間監(jiān)測工作面上隅角co2、ch4濃度，確保不超限。通風(fēng)隊要經(jīng)常檢查注氮管路及閘閥情況，確保能對工作面后方老塘進(jìn)行不間斷的注氮防滅火，注氮時注入的氮氣濃度不得小于97%。
6）工作面過斷層或異常區(qū)期間（正常回采時視采空區(qū)垮落情況）采煤隊對上、下三角用“雙抗”編織袋裝煤、矸充填嚴(yán)實，充填墻用黃泥抹實，確保密實不漏風(fēng)，充填的煤矸不予回收利用。每次移架后要對充填墻進(jìn)行加固處理。
7）工作面過斷層或異常區(qū)利用頂板走向鉆場內(nèi)低位灌漿鉆孔實施灌漿。
2.4 工作面停采期間防滅火技術(shù)措施
1）在工作面停采前50 m開始，每推進(jìn)10m，采煤隊負(fù)責(zé)在上、下隅角用“雙抗”編織袋裝煤(矸)各建一道隔離袋墻，厚度不小于2m，高度接頂，左右到煤幫及綜采支架，充填墻用黃泥抹實，確保密實不漏風(fēng)。
2）上隅角預(yù)埋三趟灌漿管灌漿。第一趟40m長，從停采線前40m位置開始預(yù)埋；第二趟30m長，從停采線前30m位置開始預(yù)埋；第三趟長20m，從停采線前20m位置開始預(yù)埋。三趟管路前端9m均為花管，外端分別安設(shè)閘閥控制。
3）下隅角預(yù)埋兩趟注氮管。第一趟長30m，從停采線前30m位置開始預(yù)埋；第二趟20m長，從停采線前20m位置開始預(yù)埋。兩趟管路前端9m均為花管，外端分別安設(shè)閘閥控制。若工作面測點檢測有co或存在其它自然發(fā)火隱患時，連續(xù)向采空區(qū)注氮。
4）在工作面上順槽按扇形布置方式提前向采空區(qū)施工防火鉆孔，鉆孔終孔位置位于工作面煤層頂板以上3m，利用鉆孔向上、下兩端頭壓注mcj12或mea-1高分子膠體各200m3，在工作面上下部各30m范圍形成膠體隔離。當(dāng)膠體隔離帶形成后向采空區(qū)內(nèi)連續(xù)注氮，惰化采空區(qū)。
5）若架間具備鉆孔施工條件，適當(dāng)從架間向采空區(qū)施工部分鉆孔壓注mcj12高分子膠體或黃泥漿。鉆孔終孔位置距架后5～8m，距架頂3m。
6）工作面回采結(jié)束后，及時撤除工作面設(shè)備并在收作線附近進(jìn)行雙墻永久封閉，收作期間另行編制專項防火措施經(jīng)審批后貫徹執(zhí)行。
2.5 通風(fēng)系統(tǒng)管理
1）通風(fēng)隊設(shè)專人檢查外圍通風(fēng)設(shè)施并作好檢查記錄，若通風(fēng)設(shè)施損毀應(yīng)即時修復(fù)，確保工作面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。在保證工作面安全生產(chǎn)條件下，合理控制工作面風(fēng)量。
2）工作面停采時間超過1周，須制定臨時停采期間均壓系統(tǒng)調(diào)整技術(shù)措施，嚴(yán)格控制采空區(qū)漏風(fēng)，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。
3）調(diào)整本工作面區(qū)域內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)要編制專門的安全技術(shù)措施，報礦總工程師批準(zhǔn)后方可進(jìn)行執(zhí)行。
3. 應(yīng)急防滅火技術(shù)措施
3.1 應(yīng)急準(zhǔn)備
1）防滅火系統(tǒng)及裝備：氮氣防滅火系統(tǒng)、zhj-10/1.8g礦用移動式防滅火灌漿裝置、注膠防滅火系統(tǒng)。
2）防滅火材料：黃土或粉煤灰、mcj12高分子膠體滅火劑或mea-1煤礦防滅火劑。
3.2 工作面煤層自然防滅火應(yīng)急預(yù)案
3.2.1 工作面co氣體超限應(yīng)急措施
1）加快工作面推進(jìn)速度；
2）采用“雙抗”膠絲袋裝煤（矸）充填上下三角，減少向采空區(qū)的漏風(fēng)；
3）加大灌漿量、對隱患區(qū)域壓注高分子膠體；
4）控制工作面風(fēng)量，減小向采空區(qū)漏風(fēng)；
5）采取系統(tǒng)均壓措施，升高工作面壓力，減少采空區(qū)有害氣體的涌出；
6）利用瓦斯抽放鉆孔或注氮管向采空區(qū)內(nèi)壓注液態(tài)co2氣體或黃泥漿。
3.2.2 巷道co超限應(yīng)急措施
1) 判斷co來源及隱患區(qū)域，對隱患區(qū)域壓注液態(tài)co2對隱患區(qū)域進(jìn)行迅速惰化降溫。
2）針對隱患區(qū)域壓注高分子膠體，吸收煤體熱量徹底隔絕。
3）控制風(fēng)量，減小漏風(fēng)。
3.2.3 巷道自燃火災(zāi)應(yīng)急措施
一旦發(fā)現(xiàn)巷道自燃情況，必須按照《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，立即采取措施控制自燃。
1）判定巷道自燃火區(qū)范圍及嚴(yán)重程度；
a）根據(jù)巷道氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)，判定自燃程度；
b）采用紅外熱成像儀測定巷道表面溫度，推斷高溫區(qū)范圍；
c）在可自燃區(qū)域打鉆探測，確定火區(qū)范圍和嚴(yán)重程度。
2）確定注膠滅火范圍及注膠量
根據(jù)判定出的巷道火區(qū)范圍和嚴(yán)重程度，確定注膠滅火范圍，并初步估計總的滅火注膠量。
3）布置注膠鉆孔注高分子膠體
根據(jù)確定的注膠范圍，從火區(qū)上風(fēng)側(cè)開始布置注膠鉆孔，鉆孔孔間為2～3m，長度為4～6m，傾角60度，下1寸套管，并封孔。
注膠材料選用mcj12或mea-1滅火劑形成高分子膠體，添加量為：2%。
3.2.4 采空區(qū)自燃火災(zāi)應(yīng)急措施
工作面推進(jìn)速度較慢時，可能出現(xiàn)采空區(qū)自然發(fā)火。一旦出現(xiàn)該類自燃，必須按照《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)規(guī)定組織滅火救災(zāi)工作。
1）確定自燃區(qū)域的程度和距工作面的距離
根據(jù)工作面溫度及氣體分析，判斷采空區(qū)高溫區(qū)域位置和距工作面的深度和火勢大小，并采用相應(yīng)的應(yīng)急措施。
a）若自燃區(qū)域離工作面距離小于20m，則停止推進(jìn)，采用灌漿、注膠直接滅火。
b）若自燃區(qū)域離工作面距離大于20m，則加快工作面推進(jìn)速度。
c）若工作面自燃火災(zāi)難以控制時，立即斷電、撤人，建立臨時密閉，制定并實施相應(yīng)的滅火啟封措施。
2）近距離采空區(qū)自燃滅火措施
布置注膠鉆孔注高分子膠體：在工作面架間（或在工作面煤壁施工鉆機窩），向支架頂后部采空區(qū)布置注膠鉆孔，鉆孔終孔位于支架頂2～3m，終孔間距2～3m。下套管并封孔，套管直徑為1寸，在注膠滅火過程中，必須設(shè)專人檢測工作面、上隅角和回風(fēng)流的氣體變化情況。
3）遠(yuǎn)距離采空區(qū)自燃滅火措施
a）采用“雙抗”膠絲袋裝煤（矸）充填上下三角，減少向采空區(qū)的漏風(fēng)；
b）對采空區(qū)兩端進(jìn)行封堵和注復(fù)合膠體；
c）控制工作面風(fēng)量，減小向采空區(qū)漏風(fēng)；
d）若工作面氣體濃度較高，人員無法進(jìn)行工作，則采用系統(tǒng)均壓，升高工作面壓力，減少采空區(qū)有害氣體的涌出量，保障工作面有害氣體在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)。
e）向采空區(qū)壓注液態(tài)co2，惰化降溫采空區(qū)
4. 避災(zāi)路線
避火災(zāi)路線：11313工作面→11313下順槽→11313下順槽進(jìn)料聯(lián)巷→-490m東翼軌道石門→-490m東翼運輸大巷→-490m井底車場→副井→地面。
5. 職責(zé)劃分
1）通風(fēng)科負(fù)責(zé)防火措施編制，負(fù)責(zé)防火鉆孔設(shè)計工作，負(fù)責(zé)監(jiān)督防火措施的執(zhí)行。
2）地質(zhì)測量科負(fù)責(zé)地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作，提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料。
3）調(diào)度所負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各部門之間工作，記錄并及時將防火信息向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯報。
4）安監(jiān)處負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查防火措施的執(zhí)行情況，組織排查防火隱患。
5）生產(chǎn)技術(shù)科參與防火計劃制定，合理安排生產(chǎn)計劃，監(jiān)督落實工作面防火措施的執(zhí)行。
6）抽采隊負(fù)責(zé)按防火措施要求施工封閉墻、防火鉆孔及注高分子膠體。
7）通風(fēng)隊負(fù)責(zé)日常防火預(yù)測預(yù)報并建立臺帳，負(fù)責(zé)灌漿、注氮、注co2等防火工作；現(xiàn)場監(jiān)督防火措施的執(zhí)行。
8）監(jiān)測監(jiān)控隊負(fù)責(zé)安裝維護(hù)防火監(jiān)測系統(tǒng)做到靈敏可靠；監(jiān)控中心站實時掌握co傳感器數(shù)據(jù)的變化，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時向調(diào)度所匯報。
9）生產(chǎn)準(zhǔn)備隊負(fù)責(zé)安裝維護(hù)灌漿、注氮管路。
10）采煤隊負(fù)責(zé)落實防火措施，按照防滅火措施的要求組織生產(chǎn)，對現(xiàn)場出現(xiàn)的異常情況及時匯報調(diào)度所。
附件1：措施附圖
1）11313工作面頂分層平、剖面圖
2）11313工作面頂分層通風(fēng)、防火系統(tǒng)及避災(zāi)路線示意圖