保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法

1.本发明涉及火灾防治领域，具体涉及一种保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法。


背景技术：

2.对于浅埋近距离煤层群开采的工作面，由于煤层埋深较浅，工作面开采后其上覆岩层垮落变形，在垂直方向形成了导气带，导气带与地面导通。因矿井一般采用负压通风，使得地面与井下存在压差，加剧了地面向采空区的漏风，导致采空区极易发生自然发火灾害。上覆煤层发生自然发火后，需对其实施密封等灭火措施，但火灾扑灭后上组煤采空区仍存在大量co、ch4等有毒有害气体。当下覆煤层开采时，采场覆岩发生二次垮落与破坏，下组煤采空区、上组煤采空区（老火区）、地面三者之间易形成新的漏风通道，导致老火区内有毒有害气体大量涌入回采工作面，采空区自然发火的危险性显著增加，诱发重大灾害。目前，常采用工作面均压通风的方式防止老火区内有毒有害气体涌入下层工作面。但均压通风是一种较复杂的技术与管理工作，如果控制不当，不仅达不到防灭火的效果，还可能引发火灾，造成严重后果。因此亟需提出一种新的防治方法保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面的安全回采。


技术实现要素：

3.本发明为解决浅埋近距离煤层群开采层上覆老火区气体涌入下层工作面，引起下层回采工作面有毒有害气体的超限及采空区自然发火的问题，提供一种保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法。
4.本发明采取以下技术方案：一种保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法，包括以下步骤。
5.s100～开掘浅埋近距离煤层群下组煤回采工作面，回采工作面布置完成后在下组煤进风顺槽、回风顺槽和开切眼内向老火区打多组观测-排气孔，插入热电偶测量老火区内不同位置的温度，取气样分析老火区不同位置气体成分，通过观测-排气孔确定老火区是否仍存在煤自燃现象，测试完毕后关闭所有观测-排气孔。
6.s200～工作面回采之前，在其正上方位于进风巷和回风巷中间位置由地面向老火区打设多组地面注氮-注浆孔。
7.s300～工作面回采之前，从地面注氮-注浆孔向老火区灌注液态氮气，通过注液氮扑灭老火区可能存在的火源、惰化采空区、平衡采空区与地面之间的压差。
8.s400～排气结束后进行工作面回采，从地面注氮-注浆孔向老火区灌注泥浆，直到地面注氮-注浆孔位于采空区窒息带上方时停止注浆，利用泥浆封堵采场裂隙。
9.步骤s100中，所有的观测-排气孔上均装有测压表、流量控制阀以及取气阀。
10.步骤s100中，位于进风顺槽和回风顺槽的观测-排气孔间隔为80-100m，位于开切眼内的观测-排气孔间隔为40-60m。
11.步骤s200中，地面注氮-注浆孔与进、回风顺槽内观测-排气孔保持一致，间隔在80-100m。
12.步骤s300的具体过程如下，注氮过程保持部分观测-排气孔畅通，通过观测-排气孔对老火区内气体进行分级驱赶，排放至下组煤回采工作面，利用工作面通风将老火区内有毒有害气体排入回风大巷，进而排出矿井；在工作面回风巷安装各种气体浓度传感器，结合各种气体的浓度调节观测-排气孔排气量，防止排气过程中工作面气体浓度超限；当老火区内环境满足规定的启封条件时，停止向采空区注氮，并封堵所有观测-排气孔，老火区降温、排气过程完成。
13.步骤s400中，地面注氮-注浆孔滞后工作面20-30m后向老火区灌注泥浆。
14.与现有技术相比，本发明在工作面顺槽和开切眼向老火区打观测-排气孔；在工作面正上方向老火区打入一排地面注氮-注浆孔，通过注液态氮气扑灭老火区可能存在的火源、惰化采空区、平衡采空区与地面之间的压差，提前将有毒有害气体排入下组煤回采工作面，利用工作面通风将有毒有害气体排出矿井，避免在下组煤回采时老火区内有毒有害气体侵入工作面。停止注氮之后进行工作面回采，待地面注氮-注浆孔滞后工作面20-30m之后，利用现有地面注氮-注浆孔向老火区灌注泥浆，实现一孔多用，节约成本，直到注氮-注浆孔位于采空区窒息带上方时停止注浆。通过向老火区注浆，有效封堵了下组煤采空区、上组煤采空区（老火区）、地面三者之间的漏风通道，防止了采空区自然发火，从而保证了老火区下工作面的安全回采。
附图说明
15.图1是保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采立体布置图；图2是浅埋近距离煤层群上组煤采空区注氮-注浆孔和观测-排气孔平面示意图；图中：1-地面1#注氮-注浆孔；2-地面2#注氮-注浆孔；3-地面3#注氮-注浆孔；4-地面4#注氮-注浆孔；5-地面5#注氮-注浆孔；6-地面6#注氮-注浆孔；7-地面；8-测压表；9-15#观测-排气孔；10-保护煤柱；11-取气阀；12-流量控制阀；13-14#观测-排气孔；14-13#观测-排气孔；15-12#观测-排气孔；16-11#观测-排气孔；17-10#观测-排气孔；18-9#观测-排气孔；19-8#观测-排气孔；20-7#观测-排气孔；21-6#观测-排气孔；22-5#观测-排气孔；23-4#观测-排气孔；24-3#观测-排气孔；25-2#观测-排气孔；26-1#观测-排气孔；27-上组煤采空区垮落岩石；28-下组煤进风顺槽；29-下组煤开切眼；30-下组煤回风顺槽；31-联络巷密闭。
具体实施方式
16.下面结合附图对一种保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法实施方式作进一步的详细描述。
17.一种保证浅埋近距离煤层群老火区下工作面安全回采的方法，包括以下步骤。
18.s100~开掘浅埋近距离煤层群下组煤回采工作面，工作面布置完成后在进风顺槽28、回风顺槽30和开切眼29内向老火区打观测-排气孔，插入热电偶测量老火区内不同位置的温度，通过取气阀11取气样分析火区不同位置气体成分，通过观测-排气孔确定老火区是否仍存在煤自燃现象，测试完毕后关闭所有观测-排气孔。所有观测-排气孔上均装有测压表8、流量控制阀12以及取气阀11。
19.s200~工作面回采之前，在其正上方位于进、回风巷中间位置由地面7向老火区打设地面1#注氮-注浆孔1、地面2#注氮-注浆孔2、地面3#注氮-注浆孔3、地面4#注氮-注浆孔4、地面5#注氮-注浆孔5、地面6#注氮-注浆孔6。
20.s300~工作面回采之前首先从地面1#注氮-注浆孔1向老火区灌注液态氮气，通过注液氮扑灭老火区可能存在的火源、惰化采空区、平衡采空区与地面之间的压差。注氮过程保持两侧进、回风顺槽1#观测-排气孔26、2#观测-排气孔25，以及相邻的3#观测-排气孔24、4#观测-排气孔23畅通，其余观测-排气孔关闭，通过进风顺槽28、回风顺槽30观测-排气孔将老火区内气体排放到下组煤回采工作面，利用工作面通风将老火区内有毒有害气体排入回风大巷，进而排出矿井。待1#、2#观测-排气孔测得老火区内环境符合《煤矿安全规程》中规定的启封条件时停止向地面1#注氮-注浆孔1注氮，改由地面2#注氮-注浆孔2向老火区内注入液态氮气。在由地面2#注氮-注浆孔2向老火区注液态氮气时，保持两侧进、回风顺槽3#观测-排气孔24、4#观测-排气孔23，以及相邻的5#观测-排气孔22、6#观测-排气孔21畅通，其余观测-排气孔关闭，进而置换出老火区气体，直到3#、4#观测-排气孔测得老火区内环境符合《煤矿安全规程》中规定的启封条件时停止向地面2#注氮-注浆孔2注氮，改由地面3#注氮-注浆孔3向老火区内注入液态氮气。重复上述步骤对老火区内有毒有害气体进行分级驱赶直至所有观测-排气孔测得老火区内环境满足《煤矿安全规程》中规定的启封条件时，停止向采空区注氮。在工作面回风巷安装o2、ch4、co、co2、h2等气体浓度传感器，结合o2、ch4、co、co2、h2等气体的浓度调节观测-排气孔排气量，防止排气过程中工作面气体浓度超限。待所有地面注氮-注浆孔停止向采空区注氮后封堵所有观测-排气孔，老火区降温、排气过程完成。
21.s400~排气结束后进行工作面回采，待地面6#注氮-注浆孔6滞后工作面20-30m后开始由地面6#注氮-注浆孔6向老火区灌注泥浆，直到地面6#注氮-注浆孔6位于采空区窒息带上方时停止注浆。待地面5#注氮-注浆孔5滞后工作面20-30m后再由地面5#注氮-注浆孔5向老火区灌注泥浆，直到地面5#注氮-注浆孔5位于采空区窒息带上方时停止注浆。重复上述步骤，依次从地面6#注氮-注浆孔6至地面1#注氮-注浆孔1向老火区灌注泥浆，封堵采场裂隙。
22.如图1、2所示，在工作面正上方，进、回巷中间位置打地面注氮-注浆孔主要用来将老火区内气体从中部压至进、回风顺槽观测-排气孔，排入下层回采工作面，从而利用工作面通风排出矿井。观测-排气孔安装流量控制阀主要用来调节排气量，防止排气过程中工作面气体浓度超限。老火区降温、排气过程完成后进行回采，利用现有地面注氮-注浆孔滞后工作面20-30m向老火区灌注泥浆，有效封堵采场裂隙，同时实现一孔多用，节约成本。通过上述措施，实现了浅埋近距离煤层群老火区下工作面的安全回采。
23.最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的技术方案，并未对其进行限制，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、改进、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。