穿层钻孔注氮气防灭火技术的应用

穿层钻孔注氮气防灭火技术的应用

杨美德

淮南矿业集团潘二矿  安徽 淮南 232000

【摘  要】1141（3）工作面回采期间，工作面采取了底抽巷穿层钻孔、工作面顺层钻孔和顶板走向钻孔，对工作面进行瓦斯抽采。为有效治理工作面瓦斯，抽采强度大，造成工作面顺层孔出现了自然发火隐患，而且造成顺层孔抽采浓度降低。为了解决该问题，创新地采取了穿层钻孔注氮气的技术方案，不但消除了顺层孔自然发火隐患，而且提高了顺层孔抽采浓度，达到了良好的效果。

【关键词】抽采 顺层孔 注氮  穿层孔

1.工作面概况

潘二矿潘四东井1141（3）工作面是淮南矿业（集团）有限责任公司东一-650m13-1煤采区四阶段，该工作面西起1141（3）下顺槽出煤联巷，东至DF13断层，南起1131（3）下顺槽以北4m，北至F69断层。上顺槽标高-532.8～-573.2m，下顺槽标高-576.9～-620.9m。工作面可采走向长度980m，倾斜长150m，总面积148741㎡。掘进区段13-1煤厚度2.3～9.56m，平均4.62m；黑色，上部主要为块状结构，下部为粉末状，沥青光泽为主，结构复杂，含0-2层夹矸，属于暗淡-半亮型煤，硬度较小。13-1煤具有爆炸性，由煤炭科学研究总院重庆分院和安徽兴安矿用安全产品检验站对矿井揭露的13-1煤进行了自燃倾向性和煤尘爆炸性鉴定，自燃等级为Ⅱ类自然，自然发火期3～6个月。

2.问题的提出

1141（3）工作面回采期间，工作面采取了底抽巷穿层钻孔、工作面顺层钻孔和顶板走向钻孔，对工作面进行瓦斯抽采。为有效治理工作面瓦斯，抽采强度大，造成工作面顺层孔出现了自然发火隐患，而且造成顺层孔抽采浓度降低。

3.穿层钻孔注氮技术的创新应用

3.1技术原理

鉴于1141（3）工作面顺层孔浓度低、钻孔孔内自然发火隐患大，我矿决定停止1141（3）底抽巷穿层钻孔的瓦斯抽采，利用1141（3）下顺槽底抽巷封闭墙预留12寸抽采管向底抽巷穿层孔注氮气，氮气经底抽巷内12寸抽采管路上连接的穿层钻孔进入1141（3）工作面采空区内或进入煤体裂隙内，降低顺层孔的自然发火隐患，提高顺层孔抽采浓度。该项技术应用的目的和预计效果：第一，减少系统漏风；第二，降低顺层孔自然发火隐患的同时提高顺层孔瓦斯抽采浓度。该措施的应用兼顾了降低工作面发火隐患的同时，也提高了工作面瓦斯治理效果。图3为其中一组穿层孔设计及反演图，从图上及实际终孔位置可以看出，所有穿层钻孔终孔均位于采空区或煤体内，氮气可以直接作用于采空区遗煤处或煤体内，提高了采空区注氮气的防火效果。

图1 1141（3）底抽巷穿层钻孔设计、反演图（其中一组）

3.2注氮管路的设计与改造

将1141（3）下顺槽注氮管路另拨一路并加控制闸阀，改路注氮管与1141（3）底抽巷（封闭墙外）12寸抽采管路合茬，利用该抽采管路对工作面采空区注氮。具体设计如图2,3所示

图2 1141（3）底抽巷封闭墙设计图

      图31141（3）底抽巷封闭墙设计图

4.底抽巷穿层钻孔注氮技术应用的效果分析

4. 1顺层孔发火指标

根据工作面回采期间顺层孔检查单孔最大浓度变化对底抽巷穿层孔注氮效果检验，其中2018年9月份开始实施该项技术。

表2 1141（3）工作面架间CO变化曲线图

    从表中可以分析得出，实施底抽巷穿层孔注氮技术后，顺层孔孔内CO值逐渐降低，并且孔内检测含有CO的顺层孔比率大大降低，说明该项技术地应用有效地降低了顺层孔抽采期间的发火隐患。

4. 2顺层孔单孔抽采浓度的考查

为了验证底抽巷穿层钻孔注氮后对顺层孔孔浓度变化的影响，选择了1141（3）上风巷10个顺层孔单孔在2018年9月~10月份的单孔检测瓦斯浓度。

表3 1141（3）工作面部分顺层孔CH4(%)变化曲线图

从表中可以看出，在2018年9月份实施穿层孔注氮气技术后，单孔瓦斯浓度均有上升趋势 ，说明底抽巷穿层钻孔注氮技术的应用有利于工作面顺层钻孔抽采浓度的提高。

4. 3系统漏风分析

1141（3）底抽巷封闭墙停止抽采并实施注氮后，加强了该封闭墙的防火预测预报以及漏风分析，每小班对该墙检查一次，检测数据表明：实施停抽注氮以后，墙内气体未检测到CO、C2H4、C2H2、C3H8等自然发火指标气体。墙内外压差为内大，且压差最大为10mmH2O水柱且压差变化幅度较小。穿层孔注氮技术的应用大大减少了1141（3）工作面的系统漏风。

5.结论

通过穿层孔注氮气防灭火措施的应用，工作面回采至今，顺层孔无自然发火隐患，目前工作面正安全回采。实践证实，该措施的应用有效、可靠，且达到了预期的效果。

参考文献

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