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[摘 要]本文介绍了崔家寨矿E12616综采工作面收尾期间，通过采取架间插管注水、封闭注氮惰化、打钻注水、注三相泡沫、注浆、注阻化剂等一系列综合治理措施，消除了发火隐患，保证了工作面支架的安全回撤，并在原因分析的基础上，从技术和管理角度对今后如何预防类似事故的发生提出了相应对策。
[关键词]综采工作面 收尾期间 防灭火 综合治理
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0189-02
1 矿井及工作面概况
蔚州矿业公司崔家寨矿为核定生产能力265万吨的大型矿井，主要开采煤层为6煤、5煤和1煤三个煤层，为立井单水平开拓。建有3个立井（主井、副井和风井），采用两进一回中央并列式通风系统，主、副井进风，风井回风，通风方法为抽出式。矿井总风量为217m3/s，矿井负压为1850Pa。矿井相对瓦斯涌出量为1.495m3/t，绝对瓦斯涌出量为2.56m3/min，为瓦斯矿井。各煤层煤尘均有爆炸危险性，开采煤层均为II类自燃发火煤层，自燃发火期为3-6个月。矿井建有一套地面灌浆系统、一套井下移动灌浆系统，装有两套PSA-600地面注氮系统。矿井装备GC-4085型和SP3430型两台气相色谱分析仪。
E12616工作面位于崔家寨矿东二采区6号煤层中，北为E12618里已采工作面，南为井田南部边界，西为SF23断层，东为SF27断层，上、下伏均无任何采掘活动。工作面走向长度180m，倾斜长度120m，采高2.6m，选用MG300/710-WD型双滚筒采煤机，SGZ-730/400型刮板输送机，采用倾斜长壁后退式全部垮落綜合机械化采煤法。工作面平面图和收尾时素描图如图1和图2所示。
工作面采用U型全风压通风系统，皮带巷进风、轨道巷回风，有效风量10m3/s。工作面供水、注浆、注氮、压风、监测系统齐全完好。
2 前期预防自然发火措施
E12616工作面于2012年6月1日开始生产，2012年7月26日回采结束。工作面收尾前，因受断层影响，工作面支架上顶出现不同程度托顶煤，托顶煤厚度在200mm-600mm。为防止出现采空区遗煤自燃隐患，自7月19日开始就采取了利用工作面进风巷预埋的注氮管路向采空区后方30m处进行开放式注氮预防措施，同时自工作面收尾开始，凡存在托煤情况的支架上方预设废旧高压胶管，并留好接头，以便工作面支架后方出现发火征兆时采取注水措施，每班检测架间CO及温度，定期取气样化验气体参数情况。截至8月25日夜班，此期间工作面及回风流气体一直比较稳定，工作面架间未出现CO气体，温度20-22度；回风流CO浓度保持在5-8ppm之间，取样化验分析也未发现有乙烯、乙炔等发火标志性气体，8月24-25日通风区在工作面回风巷口施工永久密闭，工作面形成局部通风系统后，25日早班至26日夜班期间工作面架间CO气体浓度：1-50组0ppm，51-65组4-10ppm，66-70组10-8ppm，11-83组8-4ppm。架间温度21-23度，未发现异常情况。
3 自然发火隐患发现及治理经过
3.1 第一阶段：从发现自燃隐患到被迫封闭
8月26日早班13：00时左右，检查发现工作面架间气体开始增大，1-18组33ppm，19-27组36ppm，28-36组44ppm，37-47组56ppm，48-58组24ppm，59-69组14ppm。现场用测温仪检测架间后方温度未发现明显异常区域，至26日中班15：40发现37组支架后方出现烟雾，现场采取对37组支架进行降架洒水控制火情，同时安排地面焊铁插管准备向支架后方进行插管注水（当时工作面静压水管路未接到支架处，应急用泵站高压水进行注水），26日夜班将进风巷的？65mm静压水管接至37-40组支架处，将架后用？10mm高压胶管和焊好的3m长？25mm铁管向架子后方插管注水，其中37组后方4根，38组1根，40组2根，同时安排生产单位人员循环向整个工作面支架后方洒水，37组支架附近火情得到了有效控制，工作面及回风流气体明显下降，CO气体降至24ppm以下。27日8：30发现18组支架处出现烟雾及明火，现场立即对18组支架进行降架插管注水，但由于工作面18组、37组、38组等多处用水，工作面水量不足，灭火效果不太明显，无奈停止37组注水，集中水量对18组后方注水后，此时37组支架后方又出现复燃，至下午14：30左右，自工作面40组支架及回风巷已经烟雾弥漫，风流中CO浓度达到800-1000ppm，E12618回风流CO气体达到300-400ppm，影响到现场及外围系统的人身安全，现场人员佩戴隔离式化学氧自救器迅速撤出，15：30被迫停止注水，停止局部风机向工作面供风，将E12618回风巷CO气体降到24ppm以下，27日中班在进风巷拐角绞车以里6米处将工作面临时封闭，夜班又在临时密闭外建立永久密闭，并持续向采空区后方注氮气惰化。
3.2 第二阶段：首次封闭后至启封前
28日-29日期间，从E12618回风系统至12616工作面密闭处增加2趟？108mm无缝钢管作为供水和注浆管路。
8月30日-9月2日开始持续向工作面18-20组、37-38组、40组支架的后方进行注水、三相泡沫，期间工作面进回风密闭内气体持续下降，CO降至10ppm以下，氧气浓度保持在5%以下，出水温度正常。
9月3日早班拆除进风巷拐弯处密闭，在工作面切眼往外10米处重新打永久密闭封闭，为地测科留出打钻位置。9月3日-5日，地测科在进风巷密闭外向工作面18-19组、24-25组、37-38组支架后方打钻孔3个注三相泡沫。
3.3 第三阶段：首次启封至再次被迫封闭
为尽快撤出工作面支架，根据进回风密闭内各种有害气体明显下降等情况，按照矿安排，9月8日早班启封密闭，启封后发现工作面发火隐患仍未得到根治，现场组织对存在发火隐患的18-19组、37-38组、40组支架附近增加插管数量，加强注水、注三相泡沫，坚持到9月9日早班，18组支架后方再次出现烟雾和明火，工作面有害气体再次严重超限，危及人员安全，于当天下午再次封闭。 3.4 第四阶段：封闭后至二次启封前
9月10日始，由地测科分别向11、15、18、23、28、30、34组以架后方增打钻孔，钻孔下好套管凝固8小时后立即轮流注三相泡沫。详见图3。为进一步加强治理效果，充填支架后方浮煤裂隙，18日早班开始至26日，利用钻孔向采空区注黄土50车。为验证是否具备安全启封条件，27日10：30分停止注氮，28日13：40进风密闭CO浓度达到256PPm且有继续增大的趋势，证明不具备安全启封条件，需要進一步治理。于是采用全程套管钻进技术，重新向18组和24组支架后方2m左右设计施工两个63mm措施孔，9月29日至10月4日，又利用新施工的两个措施孔和原来10个钻孔向采空区注入高效膨胀阻燃剂和MT阻燃剂110袋。为检测治理效果，是否具备安全启封条件，于10月5日23：00至10月6日16：00期间停止注氮，经观测及取样分析，工作面密闭内一氧化碳、乙炔、乙烷等气体浓度均在安全浓度范围内且稳定正常，无回升现象，证明安全启封条件基本具备，可以启封进入回撤支架。
3.5 第五阶段：二次启封后顺利回撤完支架
10月7日早班，按照研究制定的安全技术措施，再次启封密闭。经启封后现场探查，发现18组附近火情通过前期治理得到了有效控制，但36、37组支架附近由于距离较远，钻孔没有施工到位，导致充填措施没有发挥作用，再次出现复燃情况。通过现场组织降架打钻，插管注水、三相泡沫措施后，火情才得到得到了有效控制。回撤期间，矿领导及安技调人员现场三班盯岗，安排专人加强36、37组支架的插管注水，截至15日早班将工作面80组支架全部撤出，17日将工作面进风巷进行永久封闭，防灭火回撤工作结束。
4 原因分析
4.1 直接原因
4.1.1 工作面受断层影响，收尾前及收尾期间大部分支架存在托顶煤情况，造成支架后方采空区大范围丢煤多，采空区遗煤长期串风氧化升温导致煤炭自然发火。
4.1.2 工作面7月26日采完后没有及时回撤封闭，为采空区遗煤氧化升温提供了充足时间。
4.2 间接原因
4.2.1 E12616的接替工作面E12618工作面掘进施工进度慢，未及时形成安装条件，导致E12616工作面采完后支架不能及时回撤封闭。
4.2.2 回撤期间工作面防灭火系统不完善，单趟2寸水管供水量不足，现场应急材料准备不充分，影响了第一时间的有效治理。
4.2.3 预防煤炭自然发火检测设备、方法手段不够先进，预测预报时间相对滞后。
5 预防对策
5.1 从设计和管理方面，合理安排采掘衔接，确保工作面回采结束后能够及时回撤封闭。
5.2 工作面遇到断层时，合理控制工作面采高，尽量少拖顶煤，防止采空区遗留大量煤炭。否则，应及早采取预防采空区遗煤自燃的有效措施，如向采空区预注三相泡沫、喷注阻化剂等。
5.3 工作面收尾位置选择要合理，尽量避开断层等地质条件异常地段，为预防自然发火创造有利条件。
5.4 在工作面未回撤封闭前，工作面防灭火系统必须时刻保持完好状态，能够满足工作面防灭火需要。
5.5 进一步提高矿井防火检查监测方法手段，超前做好自然发火预测预报工作，做到隐患早发现，早治理。
6 结论
当综采工作面在收尾阶段遇到落差较大、影响范围较广的断层时，普遍会出现托顶煤开采，采空区就会遗留大量煤炭，给防灭火管理留下隐患，如果不能尽快治理，就会出现自燃隐患，甚至酿成自然发火事故，直接威胁到井下人员安全，造成大量财产损失。因此，首先必须采取超前预防煤炭自燃措施。其次是合理安排采掘衔接，工作面采完后及时回撤封闭。再次，一旦工作面被迫封闭后，要采取综合防灭火措施加以治理。密闭启封前必须对治理效果进行验证，不可盲目急于启封，否则，就会造成死灰复燃，给后续治理带来更大难度。
参考文献
[1] 张国枢，通风安全学。徐州：中国矿业大学出版社，2004年4月
[2] 王显政，煤矿安全新技术。煤炭工业出版社，2003年10月
[3] 王省身，张国枢，矿井火灾防治。徐州：中国矿业大学出版社，1990年6月
[4] 戚宜欣，秦跃平，煤矿通风安全技术与管理。煤炭工业出版社，1998年5月
[5] 余明高，我国煤矿防灭火技术最新发展及应用。矿业安全与环保，2000年2期。
作者简介
贺艳涛，男，47岁，多年来一直从事煤矿一通三防技术管理工作。现任开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司崔家寨矿安全副总工程师。曾在《煤矿安全技术》和《煤炭科学技术》和《煤炭开采》等刊物上发表多篇论文。
[关键词]综采工作面 收尾期间 防灭火 综合治理
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0189-02
1 矿井及工作面概况
蔚州矿业公司崔家寨矿为核定生产能力265万吨的大型矿井，主要开采煤层为6煤、5煤和1煤三个煤层，为立井单水平开拓。建有3个立井（主井、副井和风井），采用两进一回中央并列式通风系统，主、副井进风，风井回风，通风方法为抽出式。矿井总风量为217m3/s，矿井负压为1850Pa。矿井相对瓦斯涌出量为1.495m3/t，绝对瓦斯涌出量为2.56m3/min，为瓦斯矿井。各煤层煤尘均有爆炸危险性，开采煤层均为II类自燃发火煤层，自燃发火期为3-6个月。矿井建有一套地面灌浆系统、一套井下移动灌浆系统，装有两套PSA-600地面注氮系统。矿井装备GC-4085型和SP3430型两台气相色谱分析仪。
E12616工作面位于崔家寨矿东二采区6号煤层中，北为E12618里已采工作面，南为井田南部边界，西为SF23断层，东为SF27断层，上、下伏均无任何采掘活动。工作面走向长度180m，倾斜长度120m，采高2.6m，选用MG300/710-WD型双滚筒采煤机，SGZ-730/400型刮板输送机，采用倾斜长壁后退式全部垮落綜合机械化采煤法。工作面平面图和收尾时素描图如图1和图2所示。
工作面采用U型全风压通风系统，皮带巷进风、轨道巷回风，有效风量10m3/s。工作面供水、注浆、注氮、压风、监测系统齐全完好。
2 前期预防自然发火措施
E12616工作面于2012年6月1日开始生产，2012年7月26日回采结束。工作面收尾前，因受断层影响，工作面支架上顶出现不同程度托顶煤，托顶煤厚度在200mm-600mm。为防止出现采空区遗煤自燃隐患，自7月19日开始就采取了利用工作面进风巷预埋的注氮管路向采空区后方30m处进行开放式注氮预防措施，同时自工作面收尾开始，凡存在托煤情况的支架上方预设废旧高压胶管，并留好接头，以便工作面支架后方出现发火征兆时采取注水措施，每班检测架间CO及温度，定期取气样化验气体参数情况。截至8月25日夜班，此期间工作面及回风流气体一直比较稳定，工作面架间未出现CO气体，温度20-22度；回风流CO浓度保持在5-8ppm之间，取样化验分析也未发现有乙烯、乙炔等发火标志性气体，8月24-25日通风区在工作面回风巷口施工永久密闭，工作面形成局部通风系统后，25日早班至26日夜班期间工作面架间CO气体浓度：1-50组0ppm，51-65组4-10ppm，66-70组10-8ppm，11-83组8-4ppm。架间温度21-23度，未发现异常情况。
3 自然发火隐患发现及治理经过
3.1 第一阶段：从发现自燃隐患到被迫封闭
8月26日早班13：00时左右，检查发现工作面架间气体开始增大，1-18组33ppm，19-27组36ppm，28-36组44ppm，37-47组56ppm，48-58组24ppm，59-69组14ppm。现场用测温仪检测架间后方温度未发现明显异常区域，至26日中班15：40发现37组支架后方出现烟雾，现场采取对37组支架进行降架洒水控制火情，同时安排地面焊铁插管准备向支架后方进行插管注水（当时工作面静压水管路未接到支架处，应急用泵站高压水进行注水），26日夜班将进风巷的？65mm静压水管接至37-40组支架处，将架后用？10mm高压胶管和焊好的3m长？25mm铁管向架子后方插管注水，其中37组后方4根，38组1根，40组2根，同时安排生产单位人员循环向整个工作面支架后方洒水，37组支架附近火情得到了有效控制，工作面及回风流气体明显下降，CO气体降至24ppm以下。27日8：30发现18组支架处出现烟雾及明火，现场立即对18组支架进行降架插管注水，但由于工作面18组、37组、38组等多处用水，工作面水量不足，灭火效果不太明显，无奈停止37组注水，集中水量对18组后方注水后，此时37组支架后方又出现复燃，至下午14：30左右，自工作面40组支架及回风巷已经烟雾弥漫，风流中CO浓度达到800-1000ppm，E12618回风流CO气体达到300-400ppm，影响到现场及外围系统的人身安全，现场人员佩戴隔离式化学氧自救器迅速撤出，15：30被迫停止注水，停止局部风机向工作面供风，将E12618回风巷CO气体降到24ppm以下，27日中班在进风巷拐角绞车以里6米处将工作面临时封闭，夜班又在临时密闭外建立永久密闭，并持续向采空区后方注氮气惰化。
3.2 第二阶段：首次封闭后至启封前
28日-29日期间，从E12618回风系统至12616工作面密闭处增加2趟？108mm无缝钢管作为供水和注浆管路。
8月30日-9月2日开始持续向工作面18-20组、37-38组、40组支架的后方进行注水、三相泡沫，期间工作面进回风密闭内气体持续下降，CO降至10ppm以下，氧气浓度保持在5%以下，出水温度正常。
9月3日早班拆除进风巷拐弯处密闭，在工作面切眼往外10米处重新打永久密闭封闭，为地测科留出打钻位置。9月3日-5日，地测科在进风巷密闭外向工作面18-19组、24-25组、37-38组支架后方打钻孔3个注三相泡沫。
3.3 第三阶段：首次启封至再次被迫封闭
为尽快撤出工作面支架，根据进回风密闭内各种有害气体明显下降等情况，按照矿安排，9月8日早班启封密闭，启封后发现工作面发火隐患仍未得到根治，现场组织对存在发火隐患的18-19组、37-38组、40组支架附近增加插管数量，加强注水、注三相泡沫，坚持到9月9日早班，18组支架后方再次出现烟雾和明火，工作面有害气体再次严重超限，危及人员安全，于当天下午再次封闭。 3.4 第四阶段：封闭后至二次启封前
9月10日始，由地测科分别向11、15、18、23、28、30、34组以架后方增打钻孔，钻孔下好套管凝固8小时后立即轮流注三相泡沫。详见图3。为进一步加强治理效果，充填支架后方浮煤裂隙，18日早班开始至26日，利用钻孔向采空区注黄土50车。为验证是否具备安全启封条件，27日10：30分停止注氮，28日13：40进风密闭CO浓度达到256PPm且有继续增大的趋势，证明不具备安全启封条件，需要進一步治理。于是采用全程套管钻进技术，重新向18组和24组支架后方2m左右设计施工两个63mm措施孔，9月29日至10月4日，又利用新施工的两个措施孔和原来10个钻孔向采空区注入高效膨胀阻燃剂和MT阻燃剂110袋。为检测治理效果，是否具备安全启封条件，于10月5日23：00至10月6日16：00期间停止注氮，经观测及取样分析，工作面密闭内一氧化碳、乙炔、乙烷等气体浓度均在安全浓度范围内且稳定正常，无回升现象，证明安全启封条件基本具备，可以启封进入回撤支架。
3.5 第五阶段：二次启封后顺利回撤完支架
10月7日早班，按照研究制定的安全技术措施，再次启封密闭。经启封后现场探查，发现18组附近火情通过前期治理得到了有效控制，但36、37组支架附近由于距离较远，钻孔没有施工到位，导致充填措施没有发挥作用，再次出现复燃情况。通过现场组织降架打钻，插管注水、三相泡沫措施后，火情才得到得到了有效控制。回撤期间，矿领导及安技调人员现场三班盯岗，安排专人加强36、37组支架的插管注水，截至15日早班将工作面80组支架全部撤出，17日将工作面进风巷进行永久封闭，防灭火回撤工作结束。
4 原因分析
4.1 直接原因
4.1.1 工作面受断层影响，收尾前及收尾期间大部分支架存在托顶煤情况，造成支架后方采空区大范围丢煤多，采空区遗煤长期串风氧化升温导致煤炭自然发火。
4.1.2 工作面7月26日采完后没有及时回撤封闭，为采空区遗煤氧化升温提供了充足时间。
4.2 间接原因
4.2.1 E12616的接替工作面E12618工作面掘进施工进度慢，未及时形成安装条件，导致E12616工作面采完后支架不能及时回撤封闭。
4.2.2 回撤期间工作面防灭火系统不完善，单趟2寸水管供水量不足，现场应急材料准备不充分，影响了第一时间的有效治理。
4.2.3 预防煤炭自然发火检测设备、方法手段不够先进，预测预报时间相对滞后。
5 预防对策
5.1 从设计和管理方面，合理安排采掘衔接，确保工作面回采结束后能够及时回撤封闭。
5.2 工作面遇到断层时，合理控制工作面采高，尽量少拖顶煤，防止采空区遗留大量煤炭。否则，应及早采取预防采空区遗煤自燃的有效措施，如向采空区预注三相泡沫、喷注阻化剂等。
5.3 工作面收尾位置选择要合理，尽量避开断层等地质条件异常地段，为预防自然发火创造有利条件。
5.4 在工作面未回撤封闭前，工作面防灭火系统必须时刻保持完好状态，能够满足工作面防灭火需要。
5.5 进一步提高矿井防火检查监测方法手段，超前做好自然发火预测预报工作，做到隐患早发现，早治理。
6 结论
当综采工作面在收尾阶段遇到落差较大、影响范围较广的断层时，普遍会出现托顶煤开采，采空区就会遗留大量煤炭，给防灭火管理留下隐患，如果不能尽快治理，就会出现自燃隐患，甚至酿成自然发火事故，直接威胁到井下人员安全，造成大量财产损失。因此，首先必须采取超前预防煤炭自燃措施。其次是合理安排采掘衔接，工作面采完后及时回撤封闭。再次，一旦工作面被迫封闭后，要采取综合防灭火措施加以治理。密闭启封前必须对治理效果进行验证，不可盲目急于启封，否则，就会造成死灰复燃，给后续治理带来更大难度。
参考文献
[1] 张国枢，通风安全学。徐州：中国矿业大学出版社，2004年4月
[2] 王显政，煤矿安全新技术。煤炭工业出版社，2003年10月
[3] 王省身，张国枢，矿井火灾防治。徐州：中国矿业大学出版社，1990年6月
[4] 戚宜欣，秦跃平，煤矿通风安全技术与管理。煤炭工业出版社，1998年5月
[5] 余明高，我国煤矿防灭火技术最新发展及应用。矿业安全与环保，2000年2期。
作者简介
贺艳涛，男，47岁，多年来一直从事煤矿一通三防技术管理工作。现任开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司崔家寨矿安全副总工程师。曾在《煤矿安全技术》和《煤炭科学技术》和《煤炭开采》等刊物上发表多篇论文。