大斗溝礦近距離煤層工作面采空區火災治理實踐

高國英

0 引言

大斗溝礦1963年投產，主采侏羅系2#層、3#層煤。1993年末，由于礦井儲量枯竭，劃撥了臨近的大西溝東井井田部分侏羅系11#、14#煤層作為大斗溝礦擴區。2001年～2002年，又先后將大西溝東井、大西溝南井所采煤層全部劃歸大斗溝礦開采。

大斗溝礦在建井初期，就受到井田內古窯火區威脅，為了保障礦井的安全開采，一直采用壓入式通風。但是，正壓通風也給礦井火災防治帶來了一些問題。由于礦井整個通風系統處于正壓狀態，難從采空區密閉觀察孔檢測到火災標志性氣體，無法判斷采空區遺煤自然發火狀況，也無法制定相應的自然發火防控措施。如果采空區遺煤發生自燃，只有發展到燃燒階段（燃燒期）出現煙霧或明火時，才能被發現，但此時火災已經很難控制了。

1 14#416采區火災概況

大斗溝礦開采的11#層、14#煤層經鑒定都為容易自然煤層，最短發火期為2個月。14#416采區81610工作面走向長1 847米，傾向長117米，煤厚1.7米～4.9米，切眼位置煤層最薄，為1.7米，順槽開口處煤層最厚，為4.9米。采用綜采工藝開采，采高3.5米，沿頂留底煤開采，14#81610工作面上覆對應的小窯采空區是采用刀柱式采煤法開采的11#層8501和8503工作面采空區，煤厚4.7米～5.8米，采高3.0米，沿底留頂開采，采空區留有大量遺煤。14#81610工作面與上覆11#層采空區層間距為3.2米-17.5米。14#81610工作面于2009年2月開始開采，2009年12月12日工作面開始鋪網準備停采，12月17日工作面采空區發現明火，根據11#、14#層上下采掘關系，分析認為：因14#81610面準備停采的位置處與上部采空區層間距最近，只有3.2米，當14#81610面采空區頂板隨支架前移塌落后與上部采空區形成聯通，引發上部采空區遺煤自燃發火，上部采空區的火隨著14#81610面后古塘頂板的塌落引至14#81610面采空區，使14#81610面采空區出現火災，由于發火位置在支架后，滅火作業空間受限制，在采取注泥漿、注凝膠等措施后均未能控制住,為此被迫于2009年12月19日封閉了14#81610面，封閉后采取對火區外圍巷道進行噴漿堵漏、火區注氮等措施進行治理。但未能控制住,于2010年1月13日從14#21610巷口的高冒區又冒出明火（該高冒區在開口掘巷期間頂板曾發生過冒落，已冒落至11#煤層底板，冒頂后采取架設木垛剎頂）,由于有剎頂木參與火災，使火勢發展較快,威脅到整個14#416采區，被迫于2010年1月15日封閉了14#416采區的皮帶大巷、軌道大巷、回風大巷，使14#416采區內的81616準備面和14#51614掘進巷、14#21614掘進巷的煤炭資源和設備被凍結。

圖1 14#21610發火位置示意

2 14#416采區自燃火災發火原因分析

（1）14#416采區上覆對應的是小窯11#層8501和8503采空區，因小窯采用刀柱式采煤法，沿底留頂開采，采空區留有大量遺煤，容易引發自燃火災。

（2）14#416采區的14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風巷及14#81610工作面的皮帶順槽巷和回風順槽巷有部分巷道布置于11#層8501、8503采空區下，因層間距近只有3.2米，14#層416采區在開采過程中，頂板受采動影響產生的裂隙與11#層采空區形成漏風通道，長期漏風使11#層采空區遺煤自燃發火。

（3）大斗溝礦井是一個老礦，通風管理跨度大、路線長，最長通風路線達10 000米，造成礦井通風阻力大，礦井長期處于高壓運行，主扇風壓達290 mm H2O，14#416采區的81610工作面又處于主進、回風井底附近，為此在對11#81610面頭、尾巷口進行測風時，有60 m3/min的漏風量。

3 14#416采區火災綜合治理技術

14#416采區由于受14#81610工作面火災影響，被整體封閉的包括81610工作面，81616綜采準備工作面以及51614巷和21614巷兩個掘工作面。共有75萬噸煤炭資源被凍結，為了減少火災損失，恢復生產，分階段對火區采取綜合治理。

3.1 第一階段：火區外圍堵漏

（1）對火區封閉墻外圍的14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風巷及聯絡橫峒進行噴漿堵漏維護，減少火區外圍的巷道向火區及上部采空區的漏風。

（2）對地面裂縫和廢棄小窯井口進行排查并充填，減少地面向井下火區的漏風。

3.2 第二階段：火區灌漿和注氮

（1）從14#416回風巷向14#81610面上覆層的11#層8501、8503采空區補打鉆孔，連接灌漿管路向11#層8501、8503采空區灌注泥漿滅火，由于14#81610面從巷口往工作面切眼呈下山，在對11#層8501、8503采空區灌注泥漿時，泥漿經14#81610面后古塘頂板裂隙流進14#81610采空區，對14#81610采空區火區具有治理的作用。

（2）利用通進14#81610采空區的注氮管路繼續對14#81610采空區進行注氮，以達到注氮惰化火區的作用，阻止火災范圍擴展。

3.3 第三階段：補掘巷道注羅克休縮封火區范圍

（1）從封閉14#416采區的密閉外圍巷道補掘兩條下山巷道（一條為下山回風巷、一條為下山機軌合一巷）與封閉的14#416采區81610火區里巷道進行貫通，貫通前向準備貫通的火區側14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風巷各打1組孔灌注羅克休形成密閉墻封堵巷道從而縮小火區，然后再檢測確認達到縮小火區后，再與14#416皮帶巷、14#416回風巷進行貫通（如圖2）。

（2）在補掘的下山巷道與14#416皮帶巷、14#416回風巷貫通后，再構筑片石密閉加固貫通口14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風巷羅克休密閉，并在加固的密閉四周圍巖打孔灌注馬力散封堵裂隙，確保達到隔絕火區效果。

（3）在補掘的下山巷道與14#416皮帶巷、14#416回風巷貫通后，依次排放14#416采區巷道、14#81616工作面、14#51614掘進巷、14#21614掘進巷瓦斯和積水，最終恢復14#416采區整體通風系統。

3.4 第四階段：控制火區范圍

（1）從14#21614掘進巷向對應的11#層418采空區的三條大巷打孔灌注羅克休形成密閉墻，隔絕11#層8501、8503采空區有害氣體經由11#層418的三條大巷蔓延至14#81616回采面上覆11#層采空區。（如圖2）

圖2 14#416采區通風系統

（2）對處于11#層418的三條大巷下的14#層416采區大巷及14#81616面、14#81614面順槽巷進行噴漿堵漏，減少向11#層采空區漏風供氧。

（3）對 14#層 416采區大巷及 14#81616面、14#81614面順槽巷的上覆11#層采空區進行灌漿防火，并對出現漏漿的14#層14#81616面、14#81614面頂板打孔灌注馬麗散堵漏。

3.5 第五階段：噴灑阻化劑和加大停采煤柱防火

（1）對回采期間的14#81616面、14#81614面每天對其后古塘進行噴灑阻化劑防火，同時對其上覆采空區打孔布置發火觀測點，觀側上部采空區的壓差和有害氣體，掌握上部采空區的發火動態。

（2）加大14#81616面、14#81614面的停采留設煤柱，為減少回采面對上覆采空區的采動影響，與上覆11#層418采區的大巷水平距離均不小于40米。（如圖2）。

4 治理效果

通過對14#81610工作面火災采取一系列針對性的治理，使14#81610工作面火災得到有效控制和縮小火區范圍，并安全地將被火區凍結的14#416采區資源解放。在14#416采區最后兩個面14#81616面、14#81614面回采期間，14#81610火區一直處于穩定，火區外圍密閉未出現過CO泄出和溫度異常情況，使14#416采區安全開采結束并封閉。

5 結論

在對近距離煤層和正壓通風礦井火災的防治技術運用上，不能只簡單運用火災的治理技術，也需運用火災的防治技術，只有全面分析火災的誘因，從火災內在因素和外在因素，將火災的治理技術和防治技術相互結合起來，才能達到最佳的防滅火效果。

本文通過深入分析大斗溝礦14#層416盤區近距開采工作面的采空區自然發火過程中所采取的綜合治技術方法，使煤礦在治理近距開采自燃火災的治理更具有針對性。