近距離煤層群聯(lián)合開(kāi)采火區(qū)“三位一體”治理技術(shù)

王 帥

（1.中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院有限公司，遼寧 撫順 113122；2.煤礦安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 撫順 113122）

2022 年我國(guó)煤炭產(chǎn)量45.6 億t，在全國(guó)能源消費(fèi)總量54.1 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤中煤炭消費(fèi)占比56.2%。因此，煤炭行業(yè)安全高效的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定運(yùn)行起到“壓艙石”和“頂梁柱”的作用[1-2]。筠連礦區(qū)地處云貴川3 省交界，區(qū)內(nèi)多為煤與瓦斯突出礦井，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，以近距離煤層群聯(lián)合開(kāi)采為主，煤層自燃傾向性為自燃或易自燃，火與瓦斯災(zāi)害同時(shí)存在，給礦井安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

無(wú)煤柱開(kāi)采沿空留巷采煤工藝可以有效提高保護(hù)層開(kāi)采的消突效果，降低本煤層瓦斯超限與煤柱自然發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)[3]，因此被廣泛應(yīng)用于筠連礦區(qū)的高突自然發(fā)火礦井開(kāi)采當(dāng)中。但沿空留巷工作面“Y”型通風(fēng)方式與常規(guī)“U”型通風(fēng)方式相比，采空區(qū)漏風(fēng)通道多、漏風(fēng)量增大[4]，特別是煤層群聯(lián)合開(kāi)采時(shí)，多層采空區(qū)連通形成大范圍復(fù)合采空區(qū)[5-7]，礦井漏風(fēng)規(guī)律更加復(fù)雜，使得常規(guī)的自然發(fā)火預(yù)警工作失準(zhǔn)和滯后，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)自燃隱患[8-9]，同時(shí)，由于采空區(qū)瓦斯體積分?jǐn)?shù)較高，又增加了瓦斯燃燒和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)[10-12]。因此，如何實(shí)現(xiàn)火點(diǎn)的精準(zhǔn)探查，采用多種手段快速有效處置火情并降低次生災(zāi)害的發(fā)生，成為困擾區(qū)內(nèi)煤礦安全生產(chǎn)的難題[13-14]。為此，以筠連礦區(qū)新維煤礦2 110 沿空留巷綜采工作自燃隱患治理為例，開(kāi)展近距離煤層群沿空留巷條件下的自燃火災(zāi)治理技術(shù)研究。

1 工作面概況及自然發(fā)火經(jīng)過(guò)

1.1 工作面概況

新維煤礦位于宜賓市筠連縣境內(nèi)，采用一礦兩井的生產(chǎn)布局，其中維新井設(shè)計(jì)產(chǎn)能1.2 Mt/a，正在建設(shè)初期尚未生產(chǎn)；新場(chǎng)井設(shè)計(jì)產(chǎn)能0.6 Mt/a，屬煤與瓦斯突出礦井，于2015 年正式投入生產(chǎn)，礦井采用平硐開(kāi)拓方式，其中+430 m 平硐水平以上整體劃分為一盤區(qū)，主采2 號(hào)、3 號(hào)、8 號(hào)煤層，采用煤層群聯(lián)合布置，傾斜長(zhǎng)壁后退式綜采工藝。其中，2 號(hào)煤層屬非突、Ⅲ類不易自燃煤層，其余煤層均為突出、Ⅱ類自燃煤層。按照礦井瓦斯災(zāi)害治理規(guī)劃，2 號(hào)煤層作為保護(hù)層開(kāi)采，各煤層按照階梯布局由上至下依次開(kāi)采。

2110 綜采工作面為2 號(hào)煤層的第5 個(gè)工作面，煤層平均厚度1.2 m，工作面東鄰2108 采空區(qū)、3108 工作面，西鄰2112 工作面（正在布置）。設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)174 m、傾向長(zhǎng)620 m，采用沿空留巷采煤工藝，2110 運(yùn)輸巷與2110 軌道巷進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)量分別為620 m3/min 和900 m3/min，2110 運(yùn)輸巷沿空留巷段（2112 運(yùn)輸巷）回風(fēng)，工作面總風(fēng)量為1 520 m3/min。

3108 工作面為3 號(hào)煤層的第4 個(gè)工作面，煤層平均厚度1.4 m，工作面東鄰3106 采空區(qū)，西鄰3110 工作面（正在布置）、2110 工作面。設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)169 m、傾向長(zhǎng)578 m。同樣采用沿空留巷采煤工藝，“兩進(jìn)一回”“Y”型通風(fēng)方式，其中3108運(yùn)輸巷配風(fēng)量560 m3/min，3108 軌道巷配風(fēng)量160 m3/min，3108 軌道巷沿空護(hù)巷段（3110 軌道巷）回風(fēng)量720 m3/min。

2 號(hào)煤層與3 號(hào)煤層平均間距5.5 m，兩工作面其相對(duì)位置關(guān)系如圖1。

圖1 2110 與3108 工作面相對(duì)位置關(guān)系圖Fig.1 Relative position of 2110 working face and 3108 working face

1.2 工作面自然發(fā)火經(jīng)過(guò)

按照新維煤礦采掘接續(xù)安排和災(zāi)害治理計(jì)劃，2110 工作面與3108 工作面先后于2020 年5 月和8 月開(kāi)始回采。開(kāi)采初期，由于先后揭露F9正斷層，斷層傾角23°，落差3 m，斜穿2110 與3108工作面，造成工作面過(guò)斷層期間礦壓顯現(xiàn)劇烈、頂板破碎、遺煤增多，工作面推進(jìn)緩慢。

11 月27 日，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)礦井總回風(fēng)巷中CO 異常，調(diào)查發(fā)現(xiàn)2110 工作面沿空留巷段，自開(kāi)切眼以上84 m 位置的采空區(qū)側(cè)頂板裂隙孔洞處CO 體積分?jǐn)?shù)達(dá)到190×10-6，其回風(fēng)側(cè)巷道中CO 體積分?jǐn)?shù)為60×10-6，且上風(fēng)側(cè)巷道中無(wú)CO。11 月28 日，頂板裂隙孔洞處CO 體積分?jǐn)?shù)上升至3 200×10-6，回風(fēng)側(cè)巷道中CO 體積分?jǐn)?shù)為90×10-6，隨即于當(dāng)日對(duì)2110 工作面進(jìn)行封閉。截止封閉時(shí)，2110 工作面6 個(gè)月累計(jì)推進(jìn)374 m。11 月29 日，對(duì)3108 工作面外圍區(qū)域氣體檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，3108 軌道巷護(hù)巷段距離3110 切眼60 m 位置護(hù)巷側(cè)東幫肩窩處裂隙內(nèi)CO 體積分?jǐn)?shù)達(dá)到3 500×10-6，并有持續(xù)上升趨勢(shì)。11 月30 日，完成3108 工作面區(qū)域外圍封閉。截至封閉時(shí)，3108 工作面3 個(gè)月累計(jì)推進(jìn)僅66 m。至此，新維煤礦2 個(gè)回采工作面均因自然發(fā)火隱患而臨時(shí)封閉。隨后通過(guò)1 個(gè)多月的封閉注氮作業(yè)，2110 工作面具備啟封條件，并于2021 年1 月5 日完成啟封。為減少采空區(qū)漏風(fēng)，啟封后改為“U”型通風(fēng)方式，并采取上下端頭施工懸空密閉及埋管注氮等防滅火措施，但由于缺乏對(duì)原隱患區(qū)域的有效治理手段，工作面回風(fēng)流CO 體積分?jǐn)?shù)再次緩慢升高，且隨時(shí)存在瓦斯燃燒和爆炸的次生災(zāi)害危險(xiǎn)，嚴(yán)重制約了礦井的安全高效生產(chǎn)工作。

2 自然發(fā)火隱患原因分析及區(qū)域探測(cè)

2.1 自然發(fā)火隱患原因

根據(jù)工作面封閉前的現(xiàn)場(chǎng)CO 檢測(cè)結(jié)果顯示，CO 體積分?jǐn)?shù)較高的地點(diǎn)主要集中在2110 切眼向外84 m 側(cè)頂板裂隙與3110 切眼向外60 m 沿空護(hù)巷側(cè)頂幫裂隙位置，即F9正斷層影響區(qū)域。該區(qū)域煤巖體疏松破碎，在多次采動(dòng)影響下形成漏風(fēng)通道；在2110 與3108 工作面同時(shí)開(kāi)采期間，3108 工作面通風(fēng)壓力高于2110 工作面，形成漏風(fēng)壓差；特別是3108 工作面初采期間受機(jī)電設(shè)備調(diào)試與斷層影響，推進(jìn)速度僅22 m/月，在長(zhǎng)期漏風(fēng)供氧條件下給遺煤自燃提供了有利條件。同時(shí)，工作面回采期間煤礦雖采取了注氮與注漿相結(jié)合的防滅火手段。但由于工作面北低南高呈仰斜開(kāi)采，采空區(qū)灌漿將會(huì)隨沿空留巷段流出，惡化作業(yè)環(huán)境，無(wú)法大量灌注；且采取沿空留巷的開(kāi)采工藝和埋管抽采的瓦斯治理措施，采空區(qū)漏風(fēng)點(diǎn)多、漏風(fēng)量大，采空區(qū)注氮隨漏風(fēng)和瓦斯抽采而大量流失，無(wú)法有效惰化采空區(qū)。常規(guī)注氮、注漿防滅火手段均未起到應(yīng)有的防火效果。

因此，結(jié)合煤層賦存和氣體檢測(cè)結(jié)果分析，初步判定自然發(fā)火疑似區(qū)域?yàn)?110 與3108 工作面間的F9斷層區(qū)域。此外，根據(jù)自燃傾向性鑒定結(jié)果，2 號(hào)煤層屬Ⅲ類不易自燃煤層，因此將自然發(fā)火地點(diǎn)鎖定在斷層區(qū)域的3 號(hào)煤層。

2.2 煤層自然發(fā)火特性

由于3 號(hào)煤層屬Ⅱ類自燃煤層，為合理確定煤層自然發(fā)火標(biāo)志氣體及其臨界值，提高自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性與有效性，選取新維煤礦3 108綜采工作面新鮮暴露煤樣為研究對(duì)象，利用自行研制的煤自然發(fā)火氣體產(chǎn)物模擬實(shí)驗(yàn)裝置，分別開(kāi)展O2體積分?jǐn)?shù)20.9%、10.0%以及7.0%條件下的煤氧化氣體產(chǎn)物及熱力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)如下：粒度100 目（<0.15 mm）；質(zhì)量1 g；供氣流量100 mL/min；升溫速率25～80 ℃區(qū)間為0.5 ℃/min ，81～200 ℃ 區(qū) 間 為1.0 ℃/min，201～300 ℃區(qū)間為2.0 ℃/min；氣體取樣時(shí)間間隔為20 min/次。

不同O2體積分?jǐn)?shù)條件下3 號(hào)煤層產(chǎn)氣規(guī)律如圖2、圖3，不同O2體積分?jǐn)?shù)條件下熱力學(xué)特征曲線如圖4。

圖2 CO 體積分?jǐn)?shù)與煤溫關(guān)系曲線Fig.2 Relationship between CO volume fraction and coal temperature

圖3 C2H4 體積分?jǐn)?shù)與煤溫關(guān)系曲線Fig.3 Relationship between C2H4 volume fraction and coal temperature

圖4 不同O2 體積分?jǐn)?shù)下煤體熱力學(xué)特性曲線Fig.4 Thermodynamic characteristics of different oxygen volume fractions

由圖2 和圖3 可以看出：不同氧體積分?jǐn)?shù)下煤體隨溫度升高先后產(chǎn)生CO 和C2H4，在氣體首次檢出至峰值前與煤溫基本符合二次函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以作為自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)標(biāo)志氣體。對(duì)比不同供氧體積分?jǐn)?shù)條件下的氣體產(chǎn)生規(guī)律不難發(fā)現(xiàn)：O2體積分?jǐn)?shù)越高，CO 出現(xiàn)溫度越低，速率越快、峰值越高；而與CO 略有不同，O2體積分?jǐn)?shù)越高，C2H4首次出現(xiàn)的溫度越高。其中，O2體積分?jǐn)?shù)20.9%的煤樣，首次檢出CO 和C2H4的溫度分別為52、195 ℃，峰值分別為3 829.2×10-6和12.5×10-6；O2體積分?jǐn)?shù)10.0%的煤樣，首次檢出2 種氣體的溫度分別為60、190 ℃，峰值分別為1 429.6×10-6和5.1×10-6；O2體積分?jǐn)?shù)7.0% 的煤樣，首次檢出2 種氣體的溫度分別為70、186 ℃，峰值分別為1 073.9×10-6和3.0×10-6。

由圖4 可以看出：當(dāng)爐溫超過(guò)200 ℃后，煤體溫度開(kāi)始超過(guò)爐溫，并呈現(xiàn)先升高后回落的規(guī)律；O2體積分?jǐn)?shù)20.9% 時(shí)，煤溫極值最高可達(dá)513 ℃，說(shuō)明煤體發(fā)生劇烈氧化；而O2體積分?jǐn)?shù)10.0%時(shí)，最高溫度402 ℃，說(shuō)明煤體氧化受到明顯抑制；當(dāng)O2體積分?jǐn)?shù)降至7%時(shí)，煤體溫升速率進(jìn)一步放緩，但降幅明顯減少，最高溫度368 ℃，說(shuō)明O2體積分?jǐn)?shù)的降低對(duì)煤體氧化進(jìn)程的影響減弱。因此，在礦井制定防滅火技術(shù)措施時(shí)，可將7%作為3 號(hào)煤層的臨界O2體積分?jǐn)?shù)。

2.3 自然發(fā)火隱患區(qū)域探查

2021 年2 月9 日，為了進(jìn)一步確定自然發(fā)火隱患區(qū)域的范圍，徹底消除自燃隱患，對(duì)11 號(hào)瓦斯抽放石門進(jìn)行啟封，利用該巷道設(shè)置2 個(gè)鉆場(chǎng)，分別向F9斷層兩側(cè)3 號(hào)煤層頂板位置施工探火孔，鉆孔孔徑?75 mm，2 個(gè)鉆場(chǎng)共設(shè)計(jì)8 個(gè)鉆孔，鉆孔打通后立即下套管，分別對(duì)孔內(nèi)氣體組分進(jìn)行人工取樣化驗(yàn)。隱患區(qū)域鉆孔探查示意圖如圖5，鉆孔內(nèi)氣體組分檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 探火孔氣體觀測(cè)結(jié)果Table 1 Gas observation results

圖5 隱患區(qū)域鉆孔探查示意圖Fig.5 Schematic diagram of drilling layout in hidden danger area

鉆孔施工完成后，各孔均呈現(xiàn)負(fù)壓進(jìn)氣狀態(tài)，因此無(wú)法進(jìn)行溫度測(cè)試。封孔后通過(guò)負(fù)壓式抽氣泵對(duì)孔內(nèi)氣體檢測(cè)結(jié)果顯示，各鉆孔內(nèi)均無(wú)C2H4出現(xiàn)，CO 體積分?jǐn)?shù)最高的地點(diǎn)出現(xiàn)在斷層上盤的1-3#鉆孔和斷層下盤的2-3#鉆孔內(nèi)，CO 體積分?jǐn)?shù)分別為352×10-6、253×10-6；1-4#和2-4#鉆孔內(nèi)僅檢測(cè)到微量CO；在斷層區(qū)域范圍內(nèi)，CO 體積分?jǐn)?shù)整體呈現(xiàn)以3#鉆孔為峰值，向3110 軌道巷（3108 沿空留巷段）一側(cè)遞減的趨勢(shì)。因此，根據(jù)鉆孔探測(cè)結(jié)果，結(jié)合3108 工作面回采期間向2110 工作面漏風(fēng)的情況，將3110 軌道巷以西長(zhǎng)80 m、寬10 m 的F9斷層區(qū)域作為自然發(fā)火隱患區(qū)域和后續(xù)治理工作的重點(diǎn)。

3 “三位一體”火點(diǎn)綜合治理技術(shù)

通過(guò)斷層區(qū)域的觀測(cè)鉆孔檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在2110與3108 工作面相繼臨時(shí)封閉后，孔內(nèi)氧氣體積分?jǐn)?shù)居高不下，而瓦斯體積分?jǐn)?shù)緩慢升高，若斷層區(qū)域的自燃隱患點(diǎn)無(wú)法有效消除，一旦出現(xiàn)明火，將存在瓦斯爆炸等次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，提出以注漿降溫為先導(dǎo)，以注膠堵漏為核心，以注氮阻爆為手段的液-膠-氣“三位一體”的火災(zāi)治理思路。注漿、注膠鉆孔平面布置圖如圖6。

圖6 注漿、注膠鉆孔平面布置圖Fig.6 Grouting and cementing drilling plane layout

3.1 高溫區(qū)注漿降溫

在3108 工作面封閉前，在沿空留巷段斷層區(qū)域頂板裂隙CO 體積分?jǐn)?shù)3 500×10-6，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知火點(diǎn)溫度至少超過(guò)280 ℃。同時(shí)，2110 工作面啟封后不久就再次出現(xiàn)高體積分?jǐn)?shù)CO，說(shuō)明隱患點(diǎn)高溫仍舊未能消除。因此，為徹底消除高溫火點(diǎn)，破壞煤體蓄熱升溫環(huán)境，防止繼續(xù)氧化甚至出現(xiàn)明火，通過(guò)鉆孔注水泥漿的方式進(jìn)行滅火降溫，水灰比為3∶1。

首先，利用前期探火孔由南向北依次循環(huán)注漿，每組灌漿2 h，在鉆孔注漿時(shí)，利用其他鉆孔檢測(cè)出水或出氣溫度和氣體變化。其次，為提高隱患區(qū)域過(guò)水面積，在2 號(hào)鉆場(chǎng)新施工3 個(gè)注漿孔，依次命名3-1#～3-3#，鉆孔孔徑?75 mm，全長(zhǎng)下套管，終孔位置分別位于斷層?xùn)|側(cè)2 110 采空區(qū)內(nèi)，鉆孔完成后隨即開(kāi)始注漿，累計(jì)注漿量約為180 t。

3.2 無(wú)機(jī)復(fù)合膠體堵漏

利用鉆孔大量注漿雖可以熄滅部分過(guò)水區(qū)域的火點(diǎn)并起到降溫作用，但由于水泥漿的流動(dòng)性強(qiáng)、堆積性差，無(wú)法覆蓋全部隱患區(qū)域，且煤體失水后二次氧化進(jìn)程進(jìn)一步加快。同時(shí)，大量注漿還易導(dǎo)致積水沿?cái)鄬恿严豆嗳?108 沿空護(hù)巷段內(nèi)，造成機(jī)電設(shè)備損失?；诖?，為有效封堵裂隙減少漏風(fēng)，包裹遺煤隔絕氧氣，減少2110 工作面回采期間的二次發(fā)火風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注無(wú)機(jī)膠體防滅火材料的方式，在2110 采空區(qū)內(nèi)自燃隱患區(qū)內(nèi)施工1 道長(zhǎng)100 m、寬20 m 的膠體隔離墻。利用11 號(hào)瓦斯抽放石門2 號(hào)鉆場(chǎng)分別向2110 采空區(qū)施工注膠鉆孔，鉆孔終孔位置平行于工作面距F9斷層以東約10 m，鉆孔水平間距10 m，共計(jì)施工12 個(gè)，依次編號(hào)6-1#～6-12#。

材料選用SYJT-Ⅰ型無(wú)機(jī)復(fù)合膠體對(duì)發(fā)火區(qū)域進(jìn)行灌注充填。該膠體材料采用純無(wú)機(jī)配比，具有不放熱、無(wú)毒害、吸水倍數(shù)高（50～200 倍）、堆積隔離性能好等特點(diǎn)，膠凝體穩(wěn)定賦存10 個(gè)月以上，遇火不分解，可廣泛用于煤礦井下高溫火點(diǎn)的滅火堵漏施工。膠體灌注量可由下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q為采空區(qū)總注膠量，m3；A為注膠損耗系數(shù)，取1.2；S為隔離墻面積，m2；m為煤層厚度，m；K為工作面回采率，薄煤層取0.97；ΔV為采空區(qū)空隙率，取0.2；η為注膠充填系數(shù)，取0.85；C為膠體收縮系數(shù)，取0.98。

根據(jù)式（1）計(jì)算可得，采空區(qū)膠體灌注總量為485 m3，按照水膠比1∶100，進(jìn)行計(jì)算，則無(wú)機(jī)復(fù)合膠體材料消耗量為4.85 t?，F(xiàn)場(chǎng)采用單孔依次循環(huán)注膠工藝，單次注膠10 m3，共計(jì)4 個(gè)循環(huán)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際注膠量為504 m3。

3.3 采空區(qū)注氮惰化措施

在膠體堵漏措施的基礎(chǔ)上，為持續(xù)惰化采空區(qū)，防止斷層區(qū)域隱患點(diǎn)復(fù)燃，稀釋采空區(qū)瓦斯體積分?jǐn)?shù)，降低次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。利用前期11 號(hào)瓦斯抽放石門施工的探火孔及工作面巷道向2110 采空區(qū)同時(shí)開(kāi)始注氮，注氮流量可由下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Q1為采空區(qū)注氮流量，m3/h；Q0為采空區(qū)漏風(fēng)量，m3/min；N為備用系數(shù)，取1.2～1.5；C1為采空區(qū)氧化帶平均O2體積分?jǐn)?shù)，%；C2為煤層自燃臨界O2體積分?jǐn)?shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果取7%；CN為注入的N2體積分?jǐn)?shù)，取97%。

2110 工作面啟封后改用“U”型通風(fēng)方式，且在上下隅角施工懸空密閉，因此采空區(qū)漏風(fēng)量Q0取5 m3/min；注氮備用系數(shù)N取1.2；采空區(qū)平均O2體積分?jǐn)?shù)取16%。則根據(jù)式（2）計(jì)算可得，工作面采空區(qū)注氮流量不小于810 m3/h。井下各地點(diǎn)注氮流量見(jiàn)表2。

表2 井下各注氮地點(diǎn)及注氮流量Table 2 Nitrogen injection location and flow rate of nitrogen injection in each well

4 火區(qū)治理效果考察

通過(guò)采取液-膠-氣“三位一體”的綜合防滅火技術(shù)措施，2110 采空區(qū)斷層隱患區(qū)域CO 和O2體積分?jǐn)?shù)快速下降，膠體墻施工完成后，通過(guò)鉆孔注氮僅用2 d 時(shí)間就將隱患區(qū)O2體積分?jǐn)?shù)降低至7%以下，此后長(zhǎng)期保持在3%左右；同時(shí)CH4體積分?jǐn)?shù)保持在爆炸極限范圍以下，杜絕了瓦斯爆炸及燃燒的隱患。同時(shí)，2110 工作面回采期間，上隅角及回風(fēng)流未出現(xiàn)CO 超限及其他標(biāo)志氣體異常波動(dòng)，2021 年4 月，工作面順利采終并完成封閉，安全采出煤炭9.4 萬(wàn)t。

2110 工作面采終后隨即對(duì)3108 工作面進(jìn)行了啟封與恢復(fù)工作，啟封后3108 軌道巷沿空護(hù)巷段（3110 軌道巷）斷層處積水較為嚴(yán)重，且巷幫裂隙可見(jiàn)膠體溢出痕跡。說(shuō)明前期鉆孔注膠起到了良好的裂隙封堵效果?；诖耍瑸橛欣谘乜樟粝镒鳂I(yè)及瓦斯治理，工作面采用“Y”型通風(fēng)方式進(jìn)行回采，提高了工作面開(kāi)采效率，僅用7 個(gè)月就完成剩余520 m 工作面的開(kāi)采工作。工作面開(kāi)采期間，斷層裂隙隱患由于得到徹底治理，未出現(xiàn)任何異常，2022 年4 月順利采終完成封閉，安全采出煤炭21.9 萬(wàn)t。

5 結(jié) 語(yǔ)

1）煤自然氧化模擬實(shí)驗(yàn)表明，CO 和C2H4可以作為新維煤礦3 號(hào)煤層自然發(fā)火標(biāo)志氣體，空氣條件下首次檢出溫度分別為52、195 ℃；O2體積分?jǐn)?shù)7%時(shí)對(duì)3 號(hào)煤層自然氧化有顯著的抑制作用，可以作為煤層自然發(fā)火臨界氧氣體積分?jǐn)?shù)。

2）通過(guò)鉆探劃定了3110 軌道巷以西長(zhǎng)80 m、寬10 m 的F9斷層區(qū)域?yàn)樽匀话l(fā)火隱患區(qū)域，并根據(jù)隱患區(qū)域氣體變化情況，提出以注漿降溫為先導(dǎo)，以注膠堵漏為核心，以注氮阻爆為手段的液-膠-氣“三位一體”的火災(zāi)治理思路。

3）通過(guò)“三位一體”綜合防滅火技術(shù)措施，累計(jì)向隱患區(qū)域注漿180 t，在斷層區(qū)域累計(jì)注膠504 m3，在2110 采空區(qū)形成隔離墻的同時(shí)，有效深入裂隙實(shí)現(xiàn)了漏風(fēng)封堵。同時(shí)，采空區(qū)注氮流量810 m3/h 可以滿足日常防滅火需求。

4）通過(guò)對(duì)新維煤礦F9斷層裂隙煤層自燃隱患區(qū)域的綜合治理，工作面回采期間未發(fā)生火點(diǎn)復(fù)燃及工作面CO 超限的情況，保障了2 個(gè)工作面合計(jì)31.3 萬(wàn)t 煤炭資源的順利回采。