综采工作面自燃火灾快速封闭及灭火实践

高玉涛，李广彬

(黑龙江省龙煤股份公司鹤岗分公司兴安煤矿，黑龙江 鹤岗 154102)

龙煤股份公司兴安煤矿三水平北18层三区三段底板层(综采一队)综放工作面、走向长度620 m、工作面倾斜长度110 m(延面后160 m)、煤层平均厚度8 m、煤层倾角16°～21°、储量96 万 t、煤层自然发火期为6个月。该工作面于2007年3月份开采，截止2007年11月24日发火时，采出走向380 m，采出煤量53万t，剩余走向240 m，储量43万t。该工作面配备情况：ZF4400－16/28型支架96组，ZFG4800－17/29型支架9组，前后部为SGE730－400型运输机2台，MG300/730－QWD采煤机1台，推进度为0．8 m/刀。该工作面在开采期间瓦斯绝对涌出量34 m3/min、风量830 m3/min、回风 CH40．4%、无 CO。

1 火区封闭处理方案及过程

1)2007年11月24日9∶00，瓦检员检查时发现回风 CH40．8%、CO 200 ×10－6cm3/m3，同时发现第85组架子见烟，第97组架子上方见明火、回风侧见烟。

2)封闭方案：一般火区封闭方案采取入、回风侧同时封闭，但该区域回风侧烟大、能见度低、CO浓度高，无法同时封闭，只能先封机道，切断风路。

a)首先在停采机道反上外口，施工板闭留0．8 m×0．8 m窗，提前施工一个“挡板”;同时保证风量，封堵施工板闭抹灰，利用束管对闭内氧气进行观测，确认火区内氧气降至12%以下时，在板闭外侧施工永久闭，充沙隔绝。

b)11月24日22∶35，消火区在机道石门施工板闭。11月25日1∶13机道空区内发生第一次爆炸，将板闭崩碎，7∶00空区发生第二次爆炸。

c)11月25日9∶00，利用束管分别在机道反上、专用巷、轨道石门三处进行连续采样观测、化验分析。经观测及气体取样、化验分析显示：火区内有害气体(CO 3 571 ×10－6cm3/m3、CH45% ～8%)，有高温 ，供氧充足，极易引发瓦斯、风流逆转、火风压等事故，火势在曼延。后经分析火区机道南部与北部有一定的高差(南低、北高)，专用回风石门29#孔落点在发火工作面软帮77 m，轨道顶板抬高6 m处，发火时该钻孔正在灌浆，且钻孔灌浆效果良好、工作面机道具有U型管特征。经鹤岗分公司及矿领导研究决定利用29#孔向工作面软帮采空区连续灌水，破4段总轨道闭，由公司救护队进入机道二石门将机道二反上3个放水管封堵向采空区憋水，11月25日10∶20北站开始对29#钻孔向采空区经过连续85 h灌水 ，共计灌水14 000 m3，机道往北存水190 m，从机道停采反上、机道三反上(走向反上)出水，经检查进、回风测均无风向，至此已成功对机道实现水封。见图1，图2。

d)11月29日，在三段总机道距机道上山5m处施工“薄子”(打木顶、挂金属网、草袋子)，在机上山排管利用管路充砂230 m3、充灰50 m3进行隔绝、隔爆。12月1日机道永久封闭。

e)12月1日，由救护队在停采轨道石门与边界下山交汇口处内50 m上施工板闭，施工时 CO 1 000 ×10－6cm3/m3、O218%、CH42．5%、12 月 3 日施工0．5 m厚永久密闭，12月4～5日利用管路向闭内充砂300 m3，进行隔绝、隔爆。又在闭外贴0．8 m密闭，封闭轨道。

f)12月2日，由救护队在一队专用巷，施工“薄子”利用管路充砂300 m3、进行隔绝、隔爆，12月9日火区成功封闭。见图3。

3)火区处理。

第一期工程。

a)火区封闭后，进入灭火阶段时，北六层轨道边界上山一队火区入风和回风之间两道通行风门全部解除，对火区进行均压。

图3 火区封闭示意图

b)在上隅角后30 m充灰隔离采空区和工作面，并达到巷道以上10 m高度，形成前部工作面、机轨道与后部空区隔离，用灰灌严充实。否则，前部很难将机轨道、顶板巷充严充实。利用在二段总机道532刚刚施工完的70 m上山消火道，2台ZY－750型重庆钻机向火区工作面上出口、火区软帮50 m、工作面北60 m范围内布置灭火钻孔，2007年12月7日—2008年4月9日，共计42个/2 067 m，2008年1月9日～2月23日二段总机道向采空区打钻7个/683 m;充灰78 260 m3、充沙3 545 m3。总计在二段总机道向回风专用巷打钻6个/281 m，三段总机道向底板层机道放水孔5个/277 m、机道一石门放水孔6个/799 m、二段总机道向一队火区底板层轨道、停采轨道石门施工放水孔11个/849 m。

c)观测情况(停采轨道石门、钻孔)。停采轨道石门观测见表 1，5－5#钻孔观测见表 2，45－5#钻孔观测见表3。

表1 停采轨道石门观测表

表2 5－5#钻孔观测表

表3 45－5#钻孔观测表

通过对45－5#(该孔落点为专用回风巷与顶板巷交叉点)观测、化验分析，存在C2H4，火区不具备注销条件，通过灌浆、浆量分布情况分析，火源应是原顶板巷高顶或顶板巷与轨道之间煤柱裂隙，通过在停采轨道施工加强闭，处理高顶隐患点，没有成功;由于受消火道位置影响，处理不到顶板巷高顶的发火点。经研究，制定火区第二方案，缩小火区封闭范围，集中处理顶板巷隐患点。

第二期工程。

施工总轨道压浆闭，在前部轨道打钻充灰到所有巷道至高点，最后压浆闭渗灰和水结束。

6月10日～7月10日，经取样观测所有钻孔CO、C2H4无，符合《煤矿安全规程》248条规定，火区被注销。钻孔观测情况见表4，表5。

表4 观测情况(钻孔)8－1观测表

表5 45－5#钻孔观测表

2 效果检验

2008年8月14日～8月21日，破三段总机道密闭，恢复机道反上、底板层煤机道240 m距工作面下出口18 m停;9月17日～10月15日，进组恢复底板层轨道160 m、10月28日，工作面轨道以下53 m停工，10月19日～10月12日，破闭恢复一队火区停采轨道石门70 m到煤轨道，10月18日～24日，综二队恢复一队火区底板层轨道以北80 m与停采轨道石门贯通，11月3日～14日，一队火区机道破闭进组恢复机道18 m、工作面97 m形成全风压系统。恢复过程中，发现煤机道、煤轨道，机、轨道石门，反上全断面被粉煤灰充严充实;工作面及后部空区同时也被粉煤灰充严充实形成再生顶板，既减少向空区漏风源，又给工作面支架恢复保障了稳定的空间。2008年11月10日工作面试生产，至2009年7月10日采至停采线没有出现火区复燃现象，并于2009年8月6日实现安全回撤结束封闭。

总之，通过对发火工作面科学分析和灭火工作总结，可为矿井防灭火提供行之有效的经验及借鉴。