大斗沟矿近距离煤层工作面采空区火灾治理实践

高国英

0 引言

大斗沟矿1963年投产，主采侏罗系2#层、3#层煤。1993年末，由于矿井储量枯竭，划拨了临近的大西沟东井井田部分侏罗系11#、14#煤层作为大斗沟矿扩区。2001年～2002年，又先后将大西沟东井、大西沟南井所采煤层全部划归大斗沟矿开采。

大斗沟矿在建井初期，就受到井田内古窑火区威胁，为了保障矿井的安全开采，一直采用压入式通风。但是，正压通风也给矿井火灾防治带来了一些问题。由于矿井整个通风系统处于正压状态，难从采空区密闭观察孔检测到火灾标志性气体，无法判断采空区遗煤自然发火状况，也无法制定相应的自然发火防控措施。如果采空区遗煤发生自燃，只有发展到燃烧阶段（燃烧期）出现烟雾或明火时，才能被发现，但此时火灾已经很难控制了。

1 14#416采区火灾概况

大斗沟矿开采的11#层、14#煤层经鉴定都为容易自然煤层，最短发火期为2个月。14#416采区81610工作面走向长1 847米，倾向长117米，煤厚1.7米～4.9米，切眼位置煤层最薄，为1.7米，顺槽开口处煤层最厚，为4.9米。采用综采工艺开采，采高3.5米，沿顶留底煤开采，14#81610工作面上覆对应的小窑采空区是采用刀柱式采煤法开采的11#层8501和8503工作面采空区，煤厚4.7米～5.8米，采高3.0米，沿底留顶开采，采空区留有大量遗煤。14#81610工作面与上覆11#层采空区层间距为3.2米-17.5米。14#81610工作面于2009年2月开始开采，2009年12月12日工作面开始铺网准备停采，12月17日工作面采空区发现明火，根据11#、14#层上下采掘关系，分析认为：因14#81610面准备停采的位置处与上部采空区层间距最近，只有3.2米，当14#81610面采空区顶板随支架前移塌落后与上部采空区形成联通，引发上部采空区遗煤自燃发火，上部采空区的火随着14#81610面后古塘顶板的塌落引至14#81610面采空区，使14#81610面采空区出现火灾，由于发火位置在支架后，灭火作业空间受限制，在采取注泥浆、注凝胶等措施后均未能控制住,为此被迫于2009年12月19日封闭了14#81610面，封闭后采取对火区外围巷道进行喷浆堵漏、火区注氮等措施进行治理。但未能控制住,于2010年1月13日从14#21610巷口的高冒区又冒出明火（该高冒区在开口掘巷期间顶板曾发生过冒落，已冒落至11#煤层底板，冒顶后采取架设木垛刹顶）,由于有刹顶木参与火灾，使火势发展较快,威胁到整个14#416采区，被迫于2010年1月15日封闭了14#416采区的皮带大巷、轨道大巷、回风大巷，使14#416采区内的81616准备面和14#51614掘进巷、14#21614掘进巷的煤炭资源和设备被冻结。

图1 14#21610发火位置示意

2 14#416采区自燃火灾发火原因分析

（1）14#416采区上覆对应的是小窑11#层8501和8503采空区，因小窑采用刀柱式采煤法，沿底留顶开采，采空区留有大量遗煤，容易引发自燃火灾。

（2）14#416采区的14#416轨道巷、14#416皮带巷、14#416回风巷及14#81610工作面的皮带顺槽巷和回风顺槽巷有部分巷道布置于11#层8501、8503采空区下，因层间距近只有3.2米，14#层416采区在开采过程中，顶板受采动影响产生的裂隙与11#层采空区形成漏风通道，长期漏风使11#层采空区遗煤自燃发火。

（3）大斗沟矿井是一个老矿，通风管理跨度大、路线长，最长通风路线达10 000米，造成矿井通风阻力大，矿井长期处于高压运行，主扇风压达290 mm H2O，14#416采区的81610工作面又处于主进、回风井底附近，为此在对11#81610面头、尾巷口进行测风时，有60 m3/min的漏风量。

3 14#416采区火灾综合治理技术

14#416采区由于受14#81610工作面火灾影响，被整体封闭的包括81610工作面，81616综采准备工作面以及51614巷和21614巷两个掘工作面。共有75万吨煤炭资源被冻结，为了减少火灾损失，恢复生产，分阶段对火区采取综合治理。

3.1 第一阶段：火区外围堵漏

（1）对火区封闭墙外围的14#416轨道巷、14#416皮带巷、14#416回风巷及联络横峒进行喷浆堵漏维护，减少火区外围的巷道向火区及上部采空区的漏风。

（2）对地面裂缝和废弃小窑井口进行排查并充填，减少地面向井下火区的漏风。

3.2 第二阶段：火区灌浆和注氮

（1）从14#416回风巷向14#81610面上覆层的11#层8501、8503采空区补打钻孔，连接灌浆管路向11#层8501、8503采空区灌注泥浆灭火，由于14#81610面从巷口往工作面切眼呈下山，在对11#层8501、8503采空区灌注泥浆时，泥浆经14#81610面后古塘顶板裂隙流进14#81610采空区，对14#81610采空区火区具有治理的作用。

（2）利用通进14#81610采空区的注氮管路继续对14#81610采空区进行注氮，以达到注氮惰化火区的作用，阻止火灾范围扩展。

3.3 第三阶段：补掘巷道注罗克休缩封火区范围

（1）从封闭14#416采区的密闭外围巷道补掘两条下山巷道（一条为下山回风巷、一条为下山机轨合一巷）与封闭的14#416采区81610火区里巷道进行贯通，贯通前向准备贯通的火区侧14#416轨道巷、14#416皮带巷、14#416回风巷各打1组孔灌注罗克休形成密闭墙封堵巷道从而缩小火区，然后再检测确认达到缩小火区后，再与14#416皮带巷、14#416回风巷进行贯通（如图2）。

（2）在补掘的下山巷道与14#416皮带巷、14#416回风巷贯通后，再构筑片石密闭加固贯通口14#416轨道巷、14#416皮带巷、14#416回风巷罗克休密闭，并在加固的密闭四周围岩打孔灌注马力散封堵裂隙，确保达到隔绝火区效果。

（3）在补掘的下山巷道与14#416皮带巷、14#416回风巷贯通后，依次排放14#416采区巷道、14#81616工作面、14#51614掘进巷、14#21614掘进巷瓦斯和积水，最终恢复14#416采区整体通风系统。

3.4 第四阶段：控制火区范围

（1）从14#21614掘进巷向对应的11#层418采空区的三条大巷打孔灌注罗克休形成密闭墙，隔绝11#层8501、8503采空区有害气体经由11#层418的三条大巷蔓延至14#81616回采面上覆11#层采空区。（如图2）

图2 14#416采区通风系统

（2）对处于11#层418的三条大巷下的14#层416采区大巷及14#81616面、14#81614面顺槽巷进行喷浆堵漏，减少向11#层采空区漏风供氧。

（3）对 14#层 416采区大巷及 14#81616面、14#81614面顺槽巷的上覆11#层采空区进行灌浆防火，并对出现漏浆的14#层14#81616面、14#81614面顶板打孔灌注马丽散堵漏。

3.5 第五阶段：喷洒阻化剂和加大停采煤柱防火

（1）对回采期间的14#81616面、14#81614面每天对其后古塘进行喷洒阻化剂防火，同时对其上覆采空区打孔布置发火观测点，观侧上部采空区的压差和有害气体，掌握上部采空区的发火动态。

（2）加大14#81616面、14#81614面的停采留设煤柱，为减少回采面对上覆采空区的采动影响，与上覆11#层418采区的大巷水平距离均不小于40米。（如图2）。

4 治理效果

通过对14#81610工作面火灾采取一系列针对性的治理，使14#81610工作面火灾得到有效控制和缩小火区范围，并安全地将被火区冻结的14#416采区资源解放。在14#416采区最后两个面14#81616面、14#81614面回采期间，14#81610火区一直处于稳定，火区外围密闭未出现过CO泄出和温度异常情况，使14#416采区安全开采结束并封闭。

5 结论

在对近距离煤层和正压通风矿井火灾的防治技术运用上，不能只简单运用火灾的治理技术，也需运用火灾的防治技术，只有全面分析火灾的诱因，从火灾内在因素和外在因素，将火灾的治理技术和防治技术相互结合起来，才能达到最佳的防灭火效果。

本文通过深入分析大斗沟矿14#层416盘区近距开采工作面的采空区自然发火过程中所采取的综合治技术方法，使煤矿在治理近距开采自燃火灾的治理更具有针对性。