深井高地温及冲击地压条件下的防火研究

牛思云 张业福 祝传军

（枣矿集团滕东煤矿，山东 滕州 277522）

滕东煤矿井深、高温，加之受冲击地压限产影响，工作面推采速度慢，防火形势异常严峻。

滕东煤矿由于产量低，只能布置1 个综采放顶煤工作面，抓不好防火工作将造成无面可采。因此工作面自然发火问题成为全矿最大的隐患，全矿上下对工作面防火问题非常重视。

1 矿井概况

滕东煤矿位于滕州市鲍沟镇境内,核定生产能力35万t/a,井田面积27.052 3 km²，主采-865 m水平，为鲁南第一深井。本井田含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，共含可采和局部可采煤层四层，即3上、3下、16、17 煤。煤层倾角5～10°，构造复杂程度属中等偏简单。主采煤层为3下煤层，煤层厚度2.66～8.11 m，平均厚度5.27 m，煤种为中高～特高发热量、低中灰、低硫～特低硫优质气煤或1/3 焦煤。矿井采用立井单水平开拓，开采方法为走向长壁式，全部垮落法管理顶板，采用综采放顶煤工艺。矿井通风方式采取中央并列式通风，通风方法为抽出式，副井进风，主井回风。矿井地温较高,平均地温梯度为3.79 ℃/hm，现采面煤层温度高达40.4 ℃。

经北京安科兴业矿山安全技术研究院有限公司及北京科技大学评价3下煤层及采区均具有中等冲击危险。根据矿井生产实际，回采工作面以中等及以上冲击危险为主，尤其是在复杂构造区域、断层煤柱区域及高位顶板砾岩活动期间冲击危险性较高。

经中煤科工集团重庆研究院鉴定现开采的3下煤层，自燃倾向性为Ⅱ类，最短自然发火期63 d，自然发火严重威胁着矿井的安全生产。

2 防火困难分析

（1）深井巷道压力大，造成部分密闭压裂，为采空区漏风供氧提供条件。

（2）采煤工作面沿空采煤，掘进工作面沿空掘进，与采空区只有6 m隔离煤柱，煤柱很容易压裂，形成漏风供氧通道。

（3）采用放顶煤工艺，上下端头放煤不彻底，丢下大量遗浮煤，采空区遗煤容易自燃。

（4）受冲击地压及产量限制，工作面推采速度慢。正常情况下，工作面月推采40 m 以下，防火压力非常大，限产后工作面月推采速度低于30 m。

（5）经中煤科工集团重庆研究院鉴定，滕东煤矿煤层自燃倾向Ⅱ类，自然发火期63 d。 由于自然发火鉴定在实验室鉴定，鉴定温度从25 ℃开始升温，而滕东煤矿现采面煤层温度达40.4 ℃，自然发火期远远低于63 d。

（6）矿山压力大，使得上下顺槽过风断面变小，风阻变大。同时矿山压力使得工作面超前应力集中区的煤体破碎，延长了煤体预氧化时间，增加了采空区自然发火的概率。

3 防火研究

（1）根据重庆煤科院《煤样升温氧化试验结果》，为了实现自燃火灾的准确预报，研究建立了四级预报体系。当采煤工作面回风流或密闭内外的温度超过35 ℃时，进行CO 浓度测定；当CO 增量浓度达10 ppm 时，说明热源温度已达70 ℃以上，此时发出早期预报，以便做好思想和物资准备；当乙烯浓度达1 ppm 时，证明热源温度将接近临界值，此时发出中期预报，要求迅速制定灭火措施，控制火情发展；当烷烯比值达到3 时，说明热源温度已达到临界温度，已处于加速氧化期，此时发出后期预报，通知有关部门立即采取果断措施，扑灭热源；当烷烯比值等于1 时发出紧急预报，在无把握准确找到热源的情况下，须果断封闭火区。

（2）开展采煤工作面自然发火“三带观测”，得出自燃带为40～80 m 结论，为推采速度与防火关系提供理论数据。

（3）实施采空区探温技术，提高自然发火预测的准确性。在工作面两巷预埋DN50 管路，高度1.5 m，随推采进入采空区，每隔一段距离进行测温1 次，定期监测采空区温度变化，根据温度变化情况及时采取有效措施。

4 防火措施及对策

（1）加强气体检测，提前预测自然发火隐患。利用KJ90X 监控系统，24 h 实时监测工作面回风隅角、回风巷回风流的气体变化，重点监测、掌握一氧化碳、瓦斯、温度变化。对工作面回风隅角、工作面回风流及可能积热着火的地点人工取样检测，每周取样2 次，出现发火征兆及时发出预报。

（2）加强井下通防设施巡查，确保井下风门、调节风窗完好，确保工作面通风系统稳定可靠。每10 d 对3下115 工作面全面测风一次，及时掌握工作面的风速、风量、温度情况，发现问题及时处理。

（3）根据工作面的地质条件精采细放，适当加快推采速度，对工作面两巷、架前、架间能人工回收的浮煤及时清理至底板，不能回收的浮煤及时洒水浇透。

（4）工作面机头、机尾铺网段要剪网放煤，对两巷不散头、不变形、能用退锚机退锚的锚索及时退锚。

（5）工作面两巷隅角悬挂好挡风帘（采用阻燃材料）,机头挂设2 道，机尾挂设1 道。挡风帘要能覆盖机头、机尾全断面，随工作面推采留在采空区内。

（6）工作面每推采20 m，在上下两巷隅角各砌筑1 道挡风隔离墙。挡风隔离墙使用碎煤和快速垒砌材料施工。

（7）工作面机头、机尾老塘侧挡风帘以里安装1 道2 个喷头的喷雾帘，喷雾方向面向老塘煤堆，24 h 开启，以便淋湿落煤。

（8）如工作面气体浓度升高，根据现场实际需要决定是否采取向采空区压注液态CO2的措施。

5 结 论

根据《煤样升温氧化试验结果》，建立了四级预报体系，提出了防火对策措施并严格实施，确保了滕东煤矿综放工作面在月推采30 m 左右的情况下防火形势的稳定，保证了综放工作面的安全开采。