大斗溝礦近距離煤層工作面采空區(qū)火災(zāi)治理實踐

高國英

0 引言

大斗溝礦1963年投產(chǎn)，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(qū)。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(nèi)古窯火區(qū)威脅，為了保障礦井的安全開采，一直采用壓入式通風(fēng)。但是，正壓通風(fēng)也給礦井火災(zāi)防治帶來了一些問題。由于礦井整個通風(fēng)系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)，難從采空區(qū)密閉觀察孔檢測到火災(zāi)標(biāo)志性氣體，無法判斷采空區(qū)遺煤自然發(fā)火狀況，也無法制定相應(yīng)的自然發(fā)火防控措施。如果采空區(qū)遺煤發(fā)生自燃，只有發(fā)展到燃燒階段（燃燒期）出現(xiàn)煙霧或明火時，才能被發(fā)現(xiàn)，但此時火災(zāi)已經(jīng)很難控制了。

1 14#416采區(qū)火災(zāi)概況

大斗溝礦開采的11#層、14#煤層經(jīng)鑒定都為容易自然煤層，最短發(fā)火期為2個月。14#416采區(qū)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(yīng)的小窯采空區(qū)是采用刀柱式采煤法開采的11#層8501和8503工作面采空區(qū)，煤厚4.7米～5.8米，采高3.0米，沿底留頂開采，采空區(qū)留有大量遺煤。14#81610工作面與上覆11#層采空區(qū)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(wǎng)準(zhǔn)備停采，12月17日工作面采空區(qū)發(fā)現(xiàn)明火，根據(jù)11#、14#層上下采掘關(guān)系，分析認為：因14#81610面準(zhǔn)備停采的位置處與上部采空區(qū)層間距最近，只有3.2米，當(dāng)14#81610面采空區(qū)頂板隨支架前移塌落后與上部采空區(qū)形成聯(lián)通，引發(fā)上部采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火，上部采空區(qū)的火隨著14#81610面后古塘頂板的塌落引至14#81610面采空區(qū)，使14#81610面采空區(qū)出現(xiàn)火災(zāi)，由于發(fā)火位置在支架后，滅火作業(yè)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(qū)外圍巷道進行噴漿堵漏、火區(qū)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(qū)又冒出明火（該高冒區(qū)在開口掘巷期間頂板曾發(fā)生過冒落，已冒落至11#煤層底板，冒頂后采取架設(shè)木垛剎頂）,由于有剎頂木參與火災(zāi)，使火勢發(fā)展較快,威脅到整個14#416采區(qū)，被迫于2010年1月15日封閉了14#416采區(qū)的皮帶大巷、軌道大巷、回風(fēng)大巷，使14#416采區(qū)內(nèi)的81616準(zhǔn)備面和14#51614掘進巷、14#21614掘進巷的煤炭資源和設(shè)備被凍結(jié)。

圖1 14#21610發(fā)火位置示意

2 14#416采區(qū)自燃火災(zāi)發(fā)火原因分析

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

（2）14#416采區(qū)的14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)巷及14#81610工作面的皮帶順槽巷和回風(fēng)順槽巷有部分巷道布置于11#層8501、8503采空區(qū)下，因?qū)娱g距近只有3.2米，14#層416采區(qū)在開采過程中，頂板受采動影響產(chǎn)生的裂隙與11#層采空區(qū)形成漏風(fēng)通道，長期漏風(fēng)使11#層采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火。

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

3 14#416采區(qū)火災(zāi)綜合治理技術(shù)

14#416采區(qū)由于受14#81610工作面火災(zāi)影響，被整體封閉的包括81610工作面，81616綜采準(zhǔn)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(jié)，為了減少火災(zāi)損失，恢復(fù)生產(chǎn)，分階段對火區(qū)采取綜合治理。

3.1 第一階段：火區(qū)外圍堵漏

（1）對火區(qū)封閉墻外圍的14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)巷及聯(lián)絡(luò)橫峒進行噴漿堵漏維護，減少火區(qū)外圍的巷道向火區(qū)及上部采空區(qū)的漏風(fēng)。

（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(qū)的漏風(fēng)。

3.2 第二階段：火區(qū)灌漿和注氮

（1）從14#416回風(fēng)巷向14#81610面上覆層的11#層8501、8503采空區(qū)補打鉆孔，連接灌漿管路向11#層8501、8503采空區(qū)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(qū)灌注泥漿時，泥漿經(jīng)14#81610面后古塘頂板裂隙流進14#81610采空區(qū)，對14#81610采空區(qū)火區(qū)具有治理的作用。

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

3.3 第三階段：補掘巷道注羅克休縮封火區(qū)范圍

（1）從封閉14#416采區(qū)的密閉外圍巷道補掘兩條下山巷道（一條為下山回風(fēng)巷、一條為下山機軌合一巷）與封閉的14#416采區(qū)81610火區(qū)里巷道進行貫通，貫通前向準(zhǔn)備貫通的火區(qū)側(cè)14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)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(qū)，然后再檢測確認達到縮小火區(qū)后，再與14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)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(fēng)巷貫通后，再構(gòu)筑片石密閉加固貫通口14#416軌道巷、14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)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(qū)效果。

（3）在補掘的下山巷道與14#416皮帶巷、14#416回風(fēng)巷貫通后，依次排放14#416采區(qū)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(fù)14#416采區(qū)整體通風(fēng)系統(tǒng)。

3.4 第四階段：控制火區(qū)范圍

（1）從14#21614掘進巷向?qū)?yīng)的11#層418采空區(qū)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(qū)有害氣體經(jīng)由11#層418的三條大巷蔓延至14#81616回采面上覆11#層采空區(qū)。（如圖2）

圖2 14#416采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

（2）對處于11#層418的三條大巷下的14#層416采區(qū)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(qū)漏風(fēng)供氧。

（3）對 14#層 416采區(qū)大巷及 14#81616面、14#81614面順槽巷的上覆11#層采空區(qū)進行灌漿防火，并對出現(xiàn)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(qū)打孔布置發(fā)火觀測點，觀側(cè)上部采空區(qū)的壓差和有害氣體，掌握上部采空區(qū)的發(fā)火動態(tài)。

（2）加大14#81616面、14#81614面的停采留設(shè)煤柱，為減少回采面對上覆采空區(qū)的采動影響，與上覆11#層418采區(qū)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(zāi)采取一系列針對性的治理，使14#81610工作面火災(zāi)得到有效控制和縮小火區(qū)范圍，并安全地將被火區(qū)凍結(jié)的14#416采區(qū)資源解放。在14#416采區(qū)最后兩個面14#81616面、14#81614面回采期間，14#81610火區(qū)一直處于穩(wěn)定，火區(qū)外圍密閉未出現(xiàn)過CO泄出和溫度異常情況，使14#416采區(qū)安全開采結(jié)束并封閉。

5 結(jié)論

在對近距離煤層和正壓通風(fēng)礦井火災(zāi)的防治技術(shù)運用上，不能只簡單運用火災(zāi)的治理技術(shù)，也需運用火災(zāi)的防治技術(shù)，只有全面分析火災(zāi)的誘因，從火災(zāi)內(nèi)在因素和外在因素，將火災(zāi)的治理技術(shù)和防治技術(shù)相互結(jié)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(qū)近距開采工作面的采空區(qū)自然發(fā)火過程中所采取的綜合治技術(shù)方法，使煤礦在治理近距開采自燃火災(zāi)的治理更具有針對性。