摘 要：针对采空区回风巷、支架后方及瓦斯积聚区等煤自燃防治重点区域灌注凝胶泡沫覆盖隔氧，井下上下隅角采用无机固化泡沫堵漏控风，瓦斯异常区采用高位钻孔抽放积聚瓦斯，解决了采空区煤自燃与瓦斯复合灾害防治的难题。

关键词：煤自燃；瓦斯；抽采；注浆

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.074

1 引言

付村煤业有限公司主采煤层为3上煤层，开采煤层为自燃煤层，在以往开采历史中出现高温点现象，东二辅助采区为瓦斯涌出异常区域，煤层回采阶段绝对瓦斯涌出量最高达到了8m3/min左右，3上煤层采空区内部存有大量高浓度且具有一定压力的瓦斯。218综放面东邻219条带工作面，随着综放面的推进，由于采动影响造成隔离小煤柱应力集中，导致了218与217综放面之间的隔离小煤柱被压酥，采空区局部连为一体，产生了漏风裂隙。2016年8月218工作面上隅角查出CO浓度为230ppm。由于218工作面采空区为瓦斯涌出异常区，现场测得回风隅角瓦斯浓度达2.5%，回风巷瓦斯浓度为1～1.5%。为防止采空区煤自然发火而引爆瓦斯，需218综放采空区进行治理。

2 采空区“注—堵—抽”煤自燃防治及抑爆技术体系

2.1 井下煤自燃火区灌注凝胶泡沫

218工作面东临219工作面采空区，受采动影响隔离煤柱被压酥，形成了漏风裂隙。根据采空区光纤监测结果，218支架后方及回风巷存在CO浓度超标的情况。通过以上分析，需要对218工作面采空区氧化自燃带及工作面支架后方区域灌注凝胶泡沫进行大面积覆盖隔氧[1]。凝胶泡沫的制备参数主要如下：（1）所用发泡剂、交联剂和稠化剂使用比例分别为3：4：3；（2） 制备的使用温度为≥5℃；（3） 静置状态，凝胶时间20min；（4）耗浆量为20m3/h；（5） 凝胶泡沫产生量为400m3/h；（6）制氮机气量不小于600m3/h，出口压力0.3MPa。

泡沫材料为不燃性材料制成，具有优良的防灭火性能，达到煤矿安全规程要求。通过在218工作面预埋注浆管路（直径为108mm），将凝胶泡沫从地面灌入采空区。按照注浆管路大流量注凝胶泡沫的工艺流程，付村矿对井下重点易自燃区域灌注了大量的凝胶泡沫。

2.2 井下上下隅角漏风裂隙封堵

218工作面回风隅角充填堵漏[2]，属于沿着煤柱裂隙压注封堵，实际上是对采后煤柱压酥后的裂隙及218采空区回风隅角度处裂隙、空硐进行封堵、充填，减少采空区的漏风量，同时抑制有害气体从采空区涌入工作面，每次喷注的用量根据煤柱压酥情况及采后煤帮、顶板垮落情况。喷注固化泡沫：连接好混合器出口高压软管与预埋钢管，开始注浆，注浆工作压力保持在0.8-1MPa。待固化泡沫流体充满隅角后停止注浆液，每次注入浆液约为15m3，注浆时间约为2个小时，结束后用清水清洗管路和设备。

2.3 瓦斯异常区高位钻孔抽放

高位钻孔可以实现超前预抽[3]，即当采煤工作面的位置距离抽放钻孔孔口一段距离时，煤层顶板受煤壁支撑的区域已经有了裂隙通道，此区域内能够抽采出高浓度的瓦斯。采空区瓦斯积聚区主要存在于回风侧深部。因此，高位钻孔需在回风侧施工。高位钻孔在回风巷内向煤层顶板施工的钻孔，它主要以回采工作面采动压力形成的顶板裂隙作为通道，能抽放工作面煤壁、上部采空区以及中部拐角涌出的瓦斯，截断涌入工作面的瓦斯来源。当工作推进到达后期时，即当钻孔接近或进入冒落带时，只要工作面所建立的钻场还能够保留，还能够继续发挥作用，抽放裂隙中的低浓度瓦斯。

2.4 应用效果分析

凝胶泡沫从9月6日早班开始灌注，到9月18日停止，共连续灌注13d，消耗水2500t，发泡剂100kg，稠化剂和交联剂各75kg。无机固化泡沫从10日早班开始灌注，连续灌注5天。采用凝胶泡沫和无机固化泡沫对218采空区进行煤自燃防治后，218回风隅角气体的变化情况如图1所示。从图1可以看出，采空区CO浓度显著下降，由未治理前的230ppm逐渐降低，最后稳定在16ppm，说明采空区高温煤体被凝胶泡沫有效的覆盖，同时与氧气隔绝，采空区上下隅角漏风裂隙被封堵，达到了良好的防治煤自燃的作用。

由图2测量结果可以看出，进行钻孔抽采瓦斯后，回风隅角瓦斯浓度迅速下降，最终稳定在0.1%，达到了高效抽放采空区积聚瓦斯的目的，防止了煤自燃引发瓦斯爆炸事故的发生。

218工作面于9月30恢复安全回采，218工作面恢复生产后各种气体指标一直保持正常。

3 结论

（1）针对综放采空区煤自然发火与瓦斯耦合灾害防治困难的现状，构建了空区“注—堵—抽”煤自燃防治及抑爆技术体系。

（2）付村煤矿应用“注—堵—抽” 煤自燃防治及抑爆技术，通过对煤自燃那重点防治区域灌注凝胶泡沫，井下上下隅角无机固化泡沫堵漏控风，瓦斯异常区高位钻孔抽放，达到了采空区煤自燃防治及抑爆的目的，确保了218工作面的安全生产。

参考文献：

[1]田兆君，王德明，徐永亮等.矿用防灭火凝胶泡沫的研究[J].中国矿业大学学报，2010，39（02）：169-172.

[2]张祎，徐超航，王德明.增韧剂改性矿用有机固化泡沫性能的研究[J].煤炭技术，2015，34（01）：255-257.

[3]李霄尖，姚精明，何富连等.高位钻孔瓦斯抽放技术理论与实践[J].煤炭科学技术，2007，35（04）：20-22.

作者簡介：周新义（1979-），男，山东滕州人，本科，中级，现任通防科技术主管，研究方向：矿井通风防灭火。