神華新疆能源有限責(zé)任公司烏東煤礦井田位于準南煤田東南段，距烏魯木齊市東北部約34km，北距米泉市13km，行政區(qū)劃屬烏魯木齊市東山區(qū)管轄。 烏東煤礦（原鐵廠溝煤礦、堿溝煤礦、大洪溝煤礦及小紅溝煤礦）是一個聯(lián)合技術(shù)改造項目，隸屬于神華新疆能源有限責(zé)任公司（以下簡稱神華新疆公司），礦井設(shè)計生產(chǎn)能力6.OOMt/a，它是對神華新疆公司位于烏東礦區(qū)的原鐵廠溝煤礦、堿溝煤礦、大洪溝煤礦及小紅溝煤礦四個生產(chǎn)煤礦，通過整合各煤礦深部煤炭資源和實行深部聯(lián)合開拓，實現(xiàn)礦井集中出煤、集中排水，改善礦井的安全生產(chǎn)條件，進而實現(xiàn)對四個生產(chǎn)煤礦的聯(lián)合技術(shù)改造和產(chǎn)業(yè)升級。
        一、火災(zāi)防治技術(shù)
        烏東煤礦開采的急傾斜煤層，均為自燃煤層，自然發(fā)火期為3月-6月，開采過程中受到過自燃發(fā)火影響。由于綜采工作面長度短（一般在30m-50m左右），工作面后方自燃寬度小，通過經(jīng)驗總結(jié)和觀察，自燃帶一般位于工作面后方10-13米的位置，由于綜采工作面推進度較快，因此，工作面在回采中本水平的煤不會發(fā)生自燃，發(fā)火源來自上分層采空區(qū)。
        急傾斜煤層開采時，頂板巖層向采空區(qū)彎曲并伴隨有巖層面的向下移動，有時底板巖層也會向采空區(qū)凸起并伴隨層面下滑，隨著采空區(qū)的擴大，巖層將產(chǎn)生破裂、垮落，巖層移動穩(wěn)定后，上覆巖層會出現(xiàn)垮落帶、裂隙帶和整體移動帶，有時底板也會出現(xiàn)整體移動帶和裂隙帶。同時分段放頂煤開采后，在地面形成巨大的多次沉陷的塌陷坑，塌陷坑周邊產(chǎn)生多組間距較大的地表裂隙，這些裂隙最終會與頂板巖層中形成的裂隙相貫通，從而產(chǎn)生大量的漏風(fēng)供氧通道，為采空區(qū)頂板側(cè)遺煤自燃提供了良好的供氧途徑，造成采空區(qū)頂板側(cè)遺煤自燃，并隨放煤過程進入工作面，對工作面構(gòu)成了嚴重的發(fā)火威脅。
        為確保礦井安全生產(chǎn)，烏東煤礦通過20年的探索總結(jié)，建立起以地面回填、黃泥灌漿、氮氣防滅火、采后及時封閉等為主的綜合防滅火措施及監(jiān)測系統(tǒng)，提高了礦井自燃火災(zāi)防治及應(yīng)急處理能力。
        地面回填手段應(yīng)用于工作面回采的全過程，注漿防滅火手段應(yīng)用于工作面采后封閉和突發(fā)性發(fā)火的處理，氮氣防滅火應(yīng)用于工作面超前預(yù)防注氮和臨時封閉注氮以及其他防滅火手段失效后進行工作面封閉的最后一種手段，采煤工作面回采結(jié)束后，及時對工作面進行永久封閉，防治工作面自然發(fā)火。
        同時，綜采工作面回采時要保證工作面有穩(wěn)定、可靠的風(fēng)量，控制好主扇對工作面的全負壓，以減少風(fēng)壓對采空區(qū)的影響。綜采工作面在回采過程中，要掌握好工作面推進度和均勻放煤，工作面端頭和架后大塊要及時進行處理，減少端頭和架后向采空區(qū)漏風(fēng)，回風(fēng)端頭尾巷長度從后部刮板輸送機算起不超過1米，進風(fēng)端頭要消除尾巷。工作面回風(fēng)巷要安設(shè)一氧化碳傳感器和溫度傳感器，利用礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)進行實時的、連續(xù)的監(jiān)測和監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時查明原因進行處理。
        為減少火災(zāi)對綜采放頂煤工作面生產(chǎn)的影響，提高礦井抗災(zāi)能力。根據(jù)急傾斜綜放面煤層自燃火災(zāi)的特點，基于現(xiàn)有防滅火技術(shù)、裝備情況及礦區(qū)特點，在充分體現(xiàn)“預(yù)防為主，防治結(jié)合”思想的基礎(chǔ)上，提出適合于綜放面安全開采的綜合防滅火思路或應(yīng)急預(yù)案?，F(xiàn)場開采實踐表明，效果顯著，同時也表明，在復(fù)雜賦存環(huán)境與大段高開采條件下，急傾斜特厚煤層放頂煤開采防滅火工作是有安全保障。
        二、瓦斯防治技術(shù)
        1．傳統(tǒng)的瓦斯攔截抽放技術(shù)。烏東煤礦屬于低瓦斯礦井，但是有些區(qū)域已經(jīng)發(fā)現(xiàn)瓦斯異常區(qū)。采用在下分層攔截抽放瓦斯的傳統(tǒng)方法來解決瓦斯問題，同時進行了采后抽放工作，并取得了較好的效果。
        2．工作面架后上方空間瓦斯積聚處理技術(shù)。在工作面回風(fēng)巷施工卸壓抽放鉆孔對架后空間的積聚瓦斯進行抽放。在工作面回風(fēng)巷內(nèi)幫沿煤層走向每隔15m~30m向回采工作面采空區(qū)提前施工3個鉆孔，孔徑llOmm，長度60m的高位走向鉆孔抽放采空區(qū)裂隙帶內(nèi)的高濃度瓦斯。能很好地解決回采過程中的瓦斯超限問題。
        3．源頭瓦斯治理技術(shù)。通過和科研院所合作治理，對從源頭進行立體防治，即提前兩年進入下水平進行瓦斯治理，實現(xiàn)資源的本質(zhì)安全，瓦斯立體防治原理及拓撲結(jié)構(gòu)如上圖所示。同時，配備瓦斯監(jiān)測監(jiān)控裝備及預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)三級聯(lián)網(wǎng)和自動監(jiān)測，如下圖所示，在大段高開采下，對瓦斯的有效治理和防災(zāi)減災(zāi)提供保障。
        三、防塵控制
        烏東煤礦采取主要進、回風(fēng)巷和采、掘工作面進回風(fēng)巷道安裝全斷面凈化風(fēng)流水幕，皮帶巷各個轉(zhuǎn)載點安裝噴霧，井上下作業(yè)人員按要求佩戴防塵口罩等勞保用品，為防止煤塵堆積，對主要巷道和產(chǎn)塵點安排專人定期進行沖洗。在防塵水中添加GE粉塵抑制劑，增強降塵效果。為了預(yù)防有限空間煤塵的積聚誘致煤塵耦合爆炸，除了合理有效控制風(fēng)量以外，在裝藥過程中使用水炮泥和黃土配合形式進行封孔，在爆破過程起到了很好的降塵作用。另外，由于爆炸空間有限，所用炸藥量較大，爆破產(chǎn)生有害氣體積聚極易傷人。爆破時使用隔爆水袋，裝上一定數(shù)量的含堿成分的水，較好地中和炸藥爆炸后酸性氣體。烏東煤礦采用煤層注水，在防塵方面取得了很好的效果。
        1．降低粉塵濃度，改善職工工作環(huán)境。煤層注水軟化試驗預(yù)計粉塵可降低90%，各產(chǎn)塵地點全塵濃度由l3-100mg/m3降低到l.2-6mg/m3，呼吸性粉塵濃度由1.1-10mg/m3降低到0.14-0.8mg/m3。粉塵濃度降低，降低煤塵爆炸的幾率。
        2．軟化煤層。通過對工作面頂煤和夾矸實行超前預(yù)注水軟化，破壞煤層的節(jié)理，使煤體的物理性質(zhì)發(fā)生變化，讓煤體脆性減弱，塑性增強，使堅硬頂煤容易冒落，從而達到工作面連續(xù)割煤，實現(xiàn)安全高效開采。在前期試驗，工作面仍然通過頂煤松動爆破方式，在后期技術(shù)成熟后將逐漸取消炸藥的使用。
        四、水災(zāi)或水患防治技術(shù)
        1．水患災(zāi)害源分析。烏東礦區(qū)開采的煤層傾角大于45。，煤層開采由淺部向下逐步發(fā)展，淺部煤層開采時，塌陷直達地表，如果觸及地表水體，就會發(fā)生潰水事故。當(dāng)開采向下一個分段和階段發(fā)展時，采動損害也會沿煤層向上發(fā)展，地表水體造成水患的威脅依然存在。造成這種災(zāi)害的特點，往往是地下開采形成的裂隙系統(tǒng)使地表水體與地下采空空間貫通，成為其補給源。上方已采采空區(qū)和小窯開采的采空區(qū)與地表水體貫通，造成生產(chǎn)工作面的“頂水采煤”。為防止地表水在開采過程中造成水患，進行了大量防治水工程。其主要包括：(1)修建地表防護工程，防止采動損害區(qū)與水體溝通；(2)修建井下防水工程，防止采空空間聚集的水體向開采空間潰流；(3)井下水體預(yù)抽措施；(4)加強對井田范圍內(nèi)小煤窯開采區(qū)域的調(diào)查，防止小窯積水潰入開采區(qū)。但開采過程中的水患曾長期威脅著工作面的安全生產(chǎn)。
        從系統(tǒng)科學(xué)角度出發(fā)，急傾斜特厚煤層綜放安全開采是個巨大的系統(tǒng)工程，是一個具有動態(tài)性、開放性的復(fù)雜巨系統(tǒng)，若要進行采空區(qū)水患防治，必須保障系統(tǒng)性安全和采掘接續(xù)科學(xué)優(yōu)化與布局的高度上綜合考慮，千萬不能采取“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的片面性防治措施。首先應(yīng)該將架前冒頂和漏頂、大量的有害氣體涌出、工作面潰水潰漿等重大安全隱患納入綜合防治體系，必須采取措施對工作面回采范圍內(nèi)井筒老巷進行探查和處理，保障工作面安全生產(chǎn)。第二要堵住地表水流向開采沉陷區(qū)的通道；第三要在井下構(gòu)筑防止采空空間聚集的水體向開采空間潰流的通道，同時在深部水平采取預(yù)抽水措施。
        2．水患防災(zāi)減災(zāi)安全開采技術(shù)。2010年烏東煤礦西采區(qū)（原堿溝煤礦）回采東三采區(qū)+590mB3~6綜采工作面，根據(jù)地質(zhì)資料說明，工作面回采范圍內(nèi)有歷史小窯開采遺留老巷和4處井筒，尤其是在距石門667m處有蘆草溝原四號井回采遺留下的老井筒，井筒底部超過工作面目前所在水平，工作面回采至仳需從井筒中部橫穿而過，東西兩側(cè)各留煤柱，由于資料有限，老巷和井筒內(nèi)具體情況不明。工作面穿過此井筒老巷時，將面臨嚴重的架前冒頂和漏頂、大量的有害氣體涌出、工作面潰水潰漿等重大安全隱患，直接威脅工作面的安全生產(chǎn)，所以必須采取措施對工作面回采范圍內(nèi)井筒老巷進行探查和處理，保障工作面安全生產(chǎn)。為使該工作面安全順利的通過井筒，烏東煤礦西采區(qū)確定使用山東濟寧浩珂礦業(yè)公司生產(chǎn)的馬麗散、羅克休材料提前對井筒內(nèi)松散煤體進行固化，使井筒內(nèi)浮煤與井壁原始煤體形成一個整體，確保綜采工作面安全通過老井筒。東三采區(qū)+590mB3~6綜采工作面推進期間沒有發(fā)生架前跨冒、支架下沉、有害氣體涌出等現(xiàn)象。截止10月17日，工作面安全順利地通過了井筒。
        通過馬麗散、羅克休新型材料的試用，為下一步東三采區(qū)工作面安全順利的通過其他4個井筒提供了技術(shù)保障，驗證了材料的可靠性。結(jié)合本技術(shù)的特點，馬麗散、羅克休材料也可用于破碎煤體的加固、高冒區(qū)的處理、密閉的堵漏、防治水災(zāi)等方面，為礦井安全生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。