复采矿井复杂采空区自然发火治理研究

苏科舜

(开滦(集团)有限责任公司,河北省唐山市,063018)



复采矿井复杂采空区自然发火治理研究

苏科舜

(开滦(集团)有限责任公司,河北省唐山市,063018)

受9s煤层2390复采工作面采动的影响，荆各庄矿12s煤层2320采空区出现了煤炭自燃现象。针对复杂的采区通风系统，首先在回风侧进行了漏风封堵，同时分析了采空区自然发火的原因，确定了3个可能的漏风通道。通过采取封堵漏风、注浆加固、调整通风系统等措施，2320采空区自然发火得到了有效治理。

采空区 漏风 自然发火 封堵漏风 注浆加固 调整通风

1 2320采区概况

荆各庄矿2320采区位于矿井东翼二水平12s煤层，该区域在12-1s、12-2s煤层共布置6个工作面，其中2323B、2325B工作面开采12-1s煤层，2323D、2325D、2321D和2322D工作面开采12-2s煤层，回采时间为2004-2007年，回采期间工作面均无自然发火。2320采区回采结束后进行了永久封闭，目前其采区两条上山一条用作辅助运输巷，一条作为候车行人巷。

由于近几年荆各庄矿对边角余煤进行挖潜开采，致使该区域通风系统复杂，采空区与采空区、东翼与南翼、巷道与采空区之间相互连通，存在多处漏风通道。挖潜工作主要集中在9s煤层，12s煤层与9s煤层层间距为50 m。2320采区煤柱受到了9s煤层2390工作面回采压力影响，采区两条上山变形较大。

荆各庄矿12s煤层属于自然发火煤层，自然发火期为8～11个月。日常生产过程中每7 d对密闭检查一次，异常重点密闭每周检查两次，进行气体分析。根据需要及时测定密闭内外压差变化，调整通风系统，降低区域之间压差，达到减少漏风的目的，该区域无自然发火记录。

2 2320采区自然发火发现及治理

2320采区由于受到上覆2390工作面的采动影响，2013年10月7日，2323B、2323D回风巷道密闭外抬棚两侧均发生了不同程度的冒顶，冒顶高度8～10 m，随后对该处进行架设木垛接顶、喷浆及充填处理。

2013年11月15日，2323D密闭前抬棚对侧出现CO，上探1.3 m CO浓度为0.02%～0.03%，回风流内CO浓度为0.0002%，无异味。随后对该抬棚另一侧，2323D回风巷道、运输巷道，2323B回风巷道、运输巷道密闭内进行了摸查，均未发现CO。2323区域发火地点如图1所示。

图1 2323区域发火地点示意图

2.1 现场排查与分析

由于2323D回风巷道密闭抬棚对侧发现CO处有一废弃挡风墙，而抬棚其他地点未发现CO，拆除挡风墙后，发现此处顶板均为岩层，不存在自然发火的可能。由于该巷道历经多次受压变形、套修，抬棚上顶存在与2323B采空区、2323D采空区、上覆9s煤层连通漏风的可能，因此不能准确判断自然发火点位置。

由于该区域通风系统关系复杂，通过对采掘工程图分析，判断存在3处可能的漏风通道，即2390采空区、2390泄水巷和2323D采空区。

2.2 治理原则

该区域是系统复杂的老空区，不易找出发火根源。为了避免隐患进一步扩大、影响生产，首先在回风侧封堵漏风，控制隐患发展，同时分析隐患原因，采取措施进行治理。为了尽快消灭隐患，分两步同时进行治理：一是在回风侧(2323D回风巷道密闭所在巷道)封堵漏风，减小或杜绝漏风通道，达到控制消除隐患的目的；二是对3处疑似发火点采取措施逐一排查确认。

2.3 治理措施

(1)现场专人盯守检查。每班都安排火检工现场专盯，负责检查2323B回风巷道、运输巷道、2323D回风巷道、运输巷道、2323B回风巷道抬棚、2323D回风巷道抬棚等10个地点，每班取气样3个，指定专人统计分析，绘制气体变化曲线图。同时安排人员对与2320区域相关联的巷道、密闭进行一次全面排查，确认无其他隐患。

(2)加强监测监控。为了能实时监控2320候车行人巷CO气体浓度，保证该区域施工、行人安全，在2323D回风巷道密闭下风侧10 m安装CO传感器，并与监测系统联网。

(3)制定应急预案。针对在治理自燃过程中可能出现的突发情况，制定了《2320区域自然发火应急预案》，并对检查监控、区域封闭、材料备件等内容进行了明确规定。

(4)由于2323D回风巷道密闭抬棚处是最初发现CO气体的地点，此处发生过冒顶，上顶均为岩层，不存在抬棚上顶煤层自燃的可能性，因此，判断此处CO应是随漏风窜过来的。为了封堵漏风通道，在2323B、2323D回风巷道两个抬棚埋设4分管3个，每个深7 m，累计灌注罗克休12 t。

在灌注罗克休期间，距灌注点7 m远的2323D回风巷道密闭上顶涌出了罗克休，说明抬棚与密闭内已冒通。同时抬棚处CO浓度逐渐减小至0.005%以下，而2323D回风巷道密闭内CO浓度逐渐增大至0.03%。

(5)翻修2323D回风巷道密闭。2323D回风巷道密闭内出现CO后，对2323D回风巷道密闭外上顶进行了清理插背，并在原密闭外重新加修一道500 mm厚密闭。新密闭完成后，向2323D回风巷道密闭内注6 t发泡水泥，注完发泡水泥后，2323D回风巷道密闭向外涌出的CO量减少，2323D运输巷道密闭出现浓度为0.01%的CO，2320回风流CO浓度稳定在0.0003%。

(6)加固治理2323D运输巷道密闭。对2323D运输巷道密闭外上顶进行了清理插背，在原密闭外加修一道500 mm厚密闭，向2323D运输巷道密闭内注发泡水泥11 t，两道密闭间充填罗克休2 t。

采取上述措施后，2323D回风巷道密闭抬棚处开始多处涌出CO，密闭内CO浓度开始逐步增大至0.1%。说明主要漏风通道被封堵后，CO通过煤体裂隙开始渗透。因此决定对2323D、2323B回风巷道密闭附近50 m巷道喷浆，封堵漏风。

经过采取一系列措施治理后，自然发火基本得到控制，虽然2323D回风巷道、运输巷道密闭内CO浓度下降缓慢，但是2320候车行人巷回风流CO消失，2323B回风巷道、运输巷道密闭未发现CO。

3 自然发火点排查分析

随着各种措施的实施以及相应数据的变化，经过不断的分析排查，基本确定了3个可能的发火地点，即2390泄水巷、2390采空区和2323D停采线。

3.1 2390泄水巷

2390泄水巷可能存在的漏风通道为：2390运输巷道180 m处→2390老泄水巷→1148泄水巷→2323D回风巷道→2323D回风巷道密闭。对该处可能的漏风通道采取了如下措施：

(1)在2390运输巷道180 m处向2390老泄水巷施工钻孔，直接查找发火点，钻孔内未发现CO及高温点。

(2)1148泄水巷密闭注浆，封堵1148泄水巷与2323D回风巷道的漏风点。1148密闭注浆完成后，2323D回风巷道密闭内漏风及CO无明显变化。

3.2 2390切眼附近采空区

2390切眼附近采空区可能存在的漏风通道：1148大巷→1134斜井→2390切眼附近采空区→2323D回风巷道抬棚冒高点→2323D回风巷道密闭。为判断该通道是否漏风，采取了如下措施：

(1)调整系统，修建Z型风门，将1134密闭调整到2320回风侧，杜绝1134斜井向2390采空区漏风的可能性。

(2)使用四氯化氟示踪气体测定漏风通道。2323D回风巷道密闭附近未接收到四氯化氟气体，表明该处不存在漏风通道。

3.3 2323D停采线上半部

排除了前两个可能的漏风通道后，剩下的漏风通道为：2321边眼密闭→2323B探巷→2323B回风巷道→2323D回风巷道→2323D回风巷道密闭。对此漏风通道采取了如下措施：

(1)2321边眼密闭外加修500 mm厚的密闭，密闭间注罗克休1 t，封堵密闭漏风。经试验发现1148大巷岩体裂隙发育，存在向2321边眼的漏风。

(2)调整系统，改变1148大巷风门位置，将2321边眼密闭调整到回风侧。风门调整前后示意图如图2所示。

(3)向疑似发火点施工2个直径为108 mm的注浆钻孔。随后在2321边眼施工钻孔4个，向2321边眼注浆，封堵向2323D采空区漏风的通道。6个钻孔长度总和超过170 m，累计注浆2200 m3。为防止注浆过程中出现密闭溃浆事故，对附近密闭修建护坡。2323D采空区施工钻孔注浆后，CO消失。

图2 风门调整前、后示意图

4 结论

(1)2320老空区存在漏风通道，受2390工作面复采采动影响，采空区漏风加大，导致2323D停采线上部存在自然发火隐患。通过采取多种措施，消除了火灾隐患，保证了矿井生产安全。

(2)随着复采工作的进行，矿井防灭火工作出现了新的特点：防灭火重点由原来的采空区、煤巷高冒区转变到以老采空区、回撤封闭巷道为主；12s煤层采空区残煤经过多年的风化变质，自燃特性发生了明显变化，这些变化在今后的生产中应引起高度的重视。

[1] 王德明.矿井火灾学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008

[2] 余明高,鲁来祥,常绪华等.煤巷高冒区遗煤自燃数值模拟分析[J].防灾减灾工程学报，2009(6)

[3] 王玉怀，索航，余博等.自燃厚煤层煤巷高冒区充填防灭火胶体研究及其应用[J].中国煤炭，2016(4)

[4] 姜进军，王伟，王刚等.补连塔煤矿22306工作面防灭火技术[J].煤矿安全，2014(5)

[5] 郭兴明，惠世恩，阮国强.运用综合防灭火技术扑灭煤层巷道火灾[J].煤矿安全，2000(10)

(责任编辑 张艳华)

Study on spontaneous fire prevention of complex gob in re-exploited mines

Su Keshun

(Kailuan (Group) Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063018, China)

Affected by mining of 2390 re-exploited work face in 9s coal seam of Jinggezhuang Mine, spontaneous fire occurred at 2320 work face in 12s coal seam. Aiming at the complex ventilation system of mining panel, undertaking sealing and blocking for air leakage at air return side, this paper analyzed the causes of spontaneous fire at gob and determined three potential air leakage channels. The spontaneous fire in 2320 gob was effectively controlled by sealing and blocking, grouting reinforcement, adjusting ventilation system.

gob, air leakage, spontaneous fire, sealing and blocking, grouting reinforcement, ventilation adjustment

苏科舜. 复采矿井复杂采空区自然发火治理研究[J].中国煤炭，2017,43(6)：120-122. Su Keshun. Study on spontaneous fire prevention of complex gob in re-exploited mines[J]. China Coal, 2017，43(6):120-122.

TD753

A

苏科舜(1967-)，男，河北承德人，硕士，高级工程师，现在开滦( 集团) 有限责任公司从事技术管理工作。