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【摘要】针对李一煤矿自然发火的现状，对影响工作面防灭火工作的不利因素进行分析，得到防灭火工作需要解决的关键问题，提出对高冒点、老塘等不同地点采取不同措施的综合灭火方法，通过现场监测显示取得良好的效果。
【关键词】综合灭火方法；新型防火材料；高冒；漏风
煤炭自燃火灾是我国煤矿安全生产面临的一大突出灾害[1]。不仅能造成矿井设备和煤炭资源的巨大破坏和损失，而且也严重威胁到井下作业人员的生命安全，甚至会引起瓦斯、煤尘爆炸等重特伤亡事故[2]。虽然近年来煤矿内因火灾防治技术得到了长足的发展，但单一的防灭火技术措施效果并不理想，煤炭自然发火防治形势仍较为严峻[3-5]。因此研究煤矿防灭火综合技术仍然具有重大意义。
1.概况
淮南矿业集团李一煤矿已进入收缩性开采阶段，B8煤层经安徽兴安矿用安全产品检验站鉴定为II类自燃倾向性，煤层具有爆炸性。该煤层在-312m～-252m、-370m～-428m、-602m～-544m水平开采过程中，均出现了不同程度自燃发火隐患，其中2010年2月在-252m B8风巷掘进过程中，迎头出现CO浓度达460ppm，-252m轨道石门曾出现CO浓度超过了2000ppm，致使-312m～-252m采区进行了永久性的封闭。
-602m～-544m B8采面，属原煤层一次性放顶开采，上至-505m标高，下至-597m标高，东至Ⅳ线向东50m处，西至检线以西140m处，对应该B8煤层上阶段未掘，以下至F4.5断层，以东B11b、B11a、B10、B9、B8、B7、B6等煤层均部分回采，以南B10、B11a、B11b煤层未掘，B9煤层工作面于2010年6月17日封闭结束，以西为F23逆断层，以北B7风巷正在掘进，该块段在回采过程中已过-544m轨道石门、-544m皮带机石门、-544m正石门、-602mw1石门，将来还要过-544m老中央回风井、-602mw1皮带机石门、-602m中央回风井、-602m回风上山等，走向长410m，倾斜长度为87m，平均煤层厚度为5m，煤层倾角23°。
2.-602mB8采煤工作面防灭火不利因素（自燃影响因素）
煤炭自燃的条件必须具有：（1）自燃倾向性的煤炭呈破碎状态存在；（2）连续漏风供氧条件；（3）积聚氧化生热的蓄热环境；（4）上述三要素在同一空间上同时具备，并稳定持续足够的时间[6]。
-602mB8采煤工作面自然发火的具体影响因素有：（1）局部易抽冒、氧化：该面由于煤层破碎，煤质比较融，在上、下顺槽掘进与改棚过程中，多处发生抽冒现象，抽冒后约在一周时间内就会出现CO，如不及时采取有效措施并迅速上升。（2）邻近层高冒、自燃发火倾向性较严重：B8煤层上覆B9煤层已回采结束，B8煤层与B9煤层的层间距约22m左右，在B9一道施工过程中过F断层时，B9一道也曾出现CO达240ppm，温度达28℃；其下覆层B7煤层与B8煤层层间距为3米左右，-544m重车施工过B7煤层时出现过高冒CO最高达120ppm。（3）该块段漏风源较多，堵漏工作非常困难表现在以下几方面：①在此块段采掘头面较多（一个采煤工作面、两个掘进工作面），采场应力集中，巷道压力大，其中B8上风巷及其回风系统已多次维修，B9上、下顺槽、回风石门及-544m南、北石门等处封闭墙已经被压裂，封闭墙周围围岩松动、形成裂隙，造成漏风。②采面过-544m轨道石门、中央回风井、皮带机石门等多处老巷及采空区，均存在不同程度的漏风通道。③其上覆层B9工作面（如上所述出现CO）已回采结束与其压茬仅有3.5月，压茬时间短，与本工作面下顺槽之间存有漏风。④B7煤层（如上所述出现CO）距B8煤层法距为3～4米，受采动影响，围岩松动，形成一定漏风。（4）根据采煤工作面上覆岩层采动裂隙分布“O”形圈理论，放顶煤工作面回采后，采空区上、下巷的离层与开切眼的离层相贯通，使上、下巷和开切眼形成一条圈漏风通道，如工作面推进速度慢，极易氧化。本面工作面在回采放顶后1.5月上隅角出现CO达14PPm。综合上述，该工作面顶底板围岩松动，漏风通道多，通风网络复杂，工作面极易发生自燃发火。因此，如何采取切实有效措施减少漏风及上下风巷抽冒地点的处理，来防止煤体氧化，至关重要。
3.防治自然发火综合措施
一直以来，李一矿对B8采煤工作面只采用洒浆、老塘注浆这种单调方法进行防火，但自然发火现象经常发生，为此本技术综合采用了高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等灭火方法，取得了良好的效果，确保了该工作面的安全高效生产[7-8]。
（1）高冒点处喷注水泥沙浆，灌注MEA高分子新型高分子防灭火材料等。-544m～-602mB8上下顺槽共出现四处高冒，而每次高冒后一周内便出现CO且持续快迅上升。其下顺槽有一处高冒曾出现CO达220ppm，温度50℃的危险隐患，为阻止高冒点继续氧化，我们在高冒处前后各10m范围内打密集浅孔，钻孔孔深控制在8m～12m，钻孔孔径为42mm，走向间距3m穿过煤层进入煤层顶板，然后下直径为30mm注浆管直至孔底，采用聚胺脂封孔，然后在高冒处10m范围内全断面喷浆，喷浆厚度不小150mm，并喷严喷实以防注浆时漏浆。紧接着先注水泥与水玻璃，水泥与水玻璃凝固后使得巷帮、巷顶形成一层隔氧层；然后注MEA高分子化学材料，将整个高冒处空洞注满为止，使高冒处周围煤体内长期、持续有效，保水、固水，以全面提高阻燃、降温效果和防灭火功效，最后向措施孔内24小时不间断的注氮气，减少或隔绝氧气，防止氧化。
其中高温高冒处注水泥、水玻璃、MEA等化学防火材料的注意事项有：①每次注浆结束，必须冲洗注浆管路，以防余浆堵塞管路或钻孔；②注浆顺序：先注水泥与水玻璃、再注MEA高分子化学材料，最后再通过钻孔向高冒处注氮气；③对出现温度变化未上升的高冒点，只需及时向高冒处注水泥与水玻璃注满注实即可，无须注MEA高分子化学材料；④氮气压力保持在0.6～0.7Mpa，24小时不间断的注氮。 （2）上隅角压注黄泥浆、FSA快速垒砌筑封闭墙。工作面上隅角采取直径为60mm管路每隔20m拔一“三通”对老塘进行压注黄泥浆、同时在采空区侧从上下向每隔15m对采空区进行洒浆，提高泥浆浓度，确保水土比不小于5：1。采用FSA高分子化学材料加碎煤配入一定比例的水按10：1：7比例认真搅拌后装入双抗编织袋快速在上隅角垒砌封闭墙，迅速有效减少采空区漏风。
（3）下隅角埋管注氮及采用FSA快速垒砌封闭墙。
下隅角采用直径为60mm管路每隔10m拨个“三通”24小时不间断地向上隅角采空区内注氮，保证注氮量不少于110m3/h。下隅角与上隅角相同，采用FSA高分子化学材料加碎煤配入一定比例的水按10：1：7比例认真搅拌后装入双抗编织袋快速封堵下隅角，达到阻止采空区氧化目的。
（4）工作面煤体注水
对正在回采的工作面在煤壁侧每隔5m使用轻型防突钻机打孔深不小于10m的注水眼，对煤体进行注水，即起到防突的作用，又能起到防灭火的双重功效。
（5）采煤工作面过各石门、采空区防灭火措施
由于受到采动影响，与采区相联同的巷道的封闭墙，都不同程度存在裂隙，采煤工作面的上下风巷受采动影响，已前后数次安排队伍卧底改棚，所以煤岩裂隙较多。火墙损坏较为严重，如只采取日常维修，无法确保不漏风，为此采取以下措施：①首先在上覆层已收作面-602m～-544mB9上隅角5m处顺槽内施工一道厚度不小于800mm的双瓦石墙。②然后在本面上顺槽轨道石门拔门口向里3m处轨道石门与回风石门分别在施工两道双瓦石墙，两墙间距2m，之间用水泥沙浆充填严实，并带注实。③最后在轨道石门、回风石门与B9上隅角封闭墙之间注黄泥浆，并注实注严。不再向已收作B9采空区灌注黄泥浆，这样即隔断B9采空区氧化，又为B8回采面消除了隐患。④对所有过采空区、石门与本采区相联的封闭墙，并重新进行维修，并对墙体与墙外周围5m巷道打眼（眼深1m，每隔2m施工一个注浆眼），进行喷注水泥沙浆，加固墙体与围岩体。
（6）加快工作面推进迅速
由于本煤层易燃，特别是过采空区、石门与其它相联的巷道时，一定要加快推进迅速，以缩短氧化时间，及时使暴露煤层进入窒息带，降低煤层自燃倾向性。
（7）加强检测
从工作面上隅角直至下隅角每隔10m布置测点，设置CO传感器和温度传感器，并与矿井安全监测监控系统联网。并加强人工监测，专职人员随身携带CO检测仪，在检测瓦斯的同时，回风隅角的CO进行检测，每周至少检测一次。
4.取得效果及分析
经过高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等灭火方法，始终保持采空区O2不大于16%，N2气浓度不小少82%，从而有效地阻止了采空区遗煤氧化。
此外由于前期已经向煤体注水，在阻止煤层自燃，后期待水份蒸发后，煤层已经进入氧气窒息带，也不会发生燃烧。降低了煤层自燃倾向性。
5.结论
（1）李一煤矿-602mB8采煤工作面具有局部易抽冒、氧化，邻近层高冒、自燃发火倾向性较严重，漏风源较多，采空区上、下巷的离层与开切眼的离层相贯通等特点，给工作面防灭火工作造成很大的威胁。
（2）根据现场情况，李一煤矿选用先进适用的安全技术和产品，采用了高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等综合灭火方法，针对不同漏风地点采取不同措施。通过现场监测显示取得良好的效果。
（3）坚持预防为主，从采掘设计源头上加强防火工作，尽量避免巷道过采空区、老巷等。加强防火日常管理工作，加大监测监控和预测预报的力度。
参考文献
[1]郑海宾.易自燃煤层综采工作面回采期间防灭火技术研究[J].中国煤炭地质，2013，25（5）：43-45.
[2]贺清，杨飞，许满贵等.煤矿自燃火灾综合治理技术与实践 [J].陕西煤炭，2014 （1）： 67-70.
[3]徐永亮，时国庆，王德明等.条带工作面煤自燃综合防灭火技术[J].煤炭科学技术，2010，38（10）：48-51.
[4]郝宇，刘杰，王长元等.综放工作面超厚煤层注氮防灭火技术应用[J].煤矿安全，2008（7）：41-44.
[5]张旭东.液态二氧化碳防灭火技术在开采自燃煤层矿井的应用[J].内蒙古煤炭经济，2013（7）：131、136.
作者简介
蒋维胜，男，安徽淮南人，1987年毕业于淮南矿业学院，工程师，一直从事通风安全技术管理工作.
【关键词】综合灭火方法；新型防火材料；高冒；漏风
煤炭自燃火灾是我国煤矿安全生产面临的一大突出灾害[1]。不仅能造成矿井设备和煤炭资源的巨大破坏和损失，而且也严重威胁到井下作业人员的生命安全，甚至会引起瓦斯、煤尘爆炸等重特伤亡事故[2]。虽然近年来煤矿内因火灾防治技术得到了长足的发展，但单一的防灭火技术措施效果并不理想，煤炭自然发火防治形势仍较为严峻[3-5]。因此研究煤矿防灭火综合技术仍然具有重大意义。
1.概况
淮南矿业集团李一煤矿已进入收缩性开采阶段，B8煤层经安徽兴安矿用安全产品检验站鉴定为II类自燃倾向性，煤层具有爆炸性。该煤层在-312m～-252m、-370m～-428m、-602m～-544m水平开采过程中，均出现了不同程度自燃发火隐患，其中2010年2月在-252m B8风巷掘进过程中，迎头出现CO浓度达460ppm，-252m轨道石门曾出现CO浓度超过了2000ppm，致使-312m～-252m采区进行了永久性的封闭。
-602m～-544m B8采面，属原煤层一次性放顶开采，上至-505m标高，下至-597m标高，东至Ⅳ线向东50m处，西至检线以西140m处，对应该B8煤层上阶段未掘，以下至F4.5断层，以东B11b、B11a、B10、B9、B8、B7、B6等煤层均部分回采，以南B10、B11a、B11b煤层未掘，B9煤层工作面于2010年6月17日封闭结束，以西为F23逆断层，以北B7风巷正在掘进，该块段在回采过程中已过-544m轨道石门、-544m皮带机石门、-544m正石门、-602mw1石门，将来还要过-544m老中央回风井、-602mw1皮带机石门、-602m中央回风井、-602m回风上山等，走向长410m，倾斜长度为87m，平均煤层厚度为5m，煤层倾角23°。
2.-602mB8采煤工作面防灭火不利因素（自燃影响因素）
煤炭自燃的条件必须具有：（1）自燃倾向性的煤炭呈破碎状态存在；（2）连续漏风供氧条件；（3）积聚氧化生热的蓄热环境；（4）上述三要素在同一空间上同时具备，并稳定持续足够的时间[6]。
-602mB8采煤工作面自然发火的具体影响因素有：（1）局部易抽冒、氧化：该面由于煤层破碎，煤质比较融，在上、下顺槽掘进与改棚过程中，多处发生抽冒现象，抽冒后约在一周时间内就会出现CO，如不及时采取有效措施并迅速上升。（2）邻近层高冒、自燃发火倾向性较严重：B8煤层上覆B9煤层已回采结束，B8煤层与B9煤层的层间距约22m左右，在B9一道施工过程中过F断层时，B9一道也曾出现CO达240ppm，温度达28℃；其下覆层B7煤层与B8煤层层间距为3米左右，-544m重车施工过B7煤层时出现过高冒CO最高达120ppm。（3）该块段漏风源较多，堵漏工作非常困难表现在以下几方面：①在此块段采掘头面较多（一个采煤工作面、两个掘进工作面），采场应力集中，巷道压力大，其中B8上风巷及其回风系统已多次维修，B9上、下顺槽、回风石门及-544m南、北石门等处封闭墙已经被压裂，封闭墙周围围岩松动、形成裂隙，造成漏风。②采面过-544m轨道石门、中央回风井、皮带机石门等多处老巷及采空区，均存在不同程度的漏风通道。③其上覆层B9工作面（如上所述出现CO）已回采结束与其压茬仅有3.5月，压茬时间短，与本工作面下顺槽之间存有漏风。④B7煤层（如上所述出现CO）距B8煤层法距为3～4米，受采动影响，围岩松动，形成一定漏风。（4）根据采煤工作面上覆岩层采动裂隙分布“O”形圈理论，放顶煤工作面回采后，采空区上、下巷的离层与开切眼的离层相贯通，使上、下巷和开切眼形成一条圈漏风通道，如工作面推进速度慢，极易氧化。本面工作面在回采放顶后1.5月上隅角出现CO达14PPm。综合上述，该工作面顶底板围岩松动，漏风通道多，通风网络复杂，工作面极易发生自燃发火。因此，如何采取切实有效措施减少漏风及上下风巷抽冒地点的处理，来防止煤体氧化，至关重要。
3.防治自然发火综合措施
一直以来，李一矿对B8采煤工作面只采用洒浆、老塘注浆这种单调方法进行防火，但自然发火现象经常发生，为此本技术综合采用了高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等灭火方法，取得了良好的效果，确保了该工作面的安全高效生产[7-8]。
（1）高冒点处喷注水泥沙浆，灌注MEA高分子新型高分子防灭火材料等。-544m～-602mB8上下顺槽共出现四处高冒，而每次高冒后一周内便出现CO且持续快迅上升。其下顺槽有一处高冒曾出现CO达220ppm，温度50℃的危险隐患，为阻止高冒点继续氧化，我们在高冒处前后各10m范围内打密集浅孔，钻孔孔深控制在8m～12m，钻孔孔径为42mm，走向间距3m穿过煤层进入煤层顶板，然后下直径为30mm注浆管直至孔底，采用聚胺脂封孔，然后在高冒处10m范围内全断面喷浆，喷浆厚度不小150mm，并喷严喷实以防注浆时漏浆。紧接着先注水泥与水玻璃，水泥与水玻璃凝固后使得巷帮、巷顶形成一层隔氧层；然后注MEA高分子化学材料，将整个高冒处空洞注满为止，使高冒处周围煤体内长期、持续有效，保水、固水，以全面提高阻燃、降温效果和防灭火功效，最后向措施孔内24小时不间断的注氮气，减少或隔绝氧气，防止氧化。
其中高温高冒处注水泥、水玻璃、MEA等化学防火材料的注意事项有：①每次注浆结束，必须冲洗注浆管路，以防余浆堵塞管路或钻孔；②注浆顺序：先注水泥与水玻璃、再注MEA高分子化学材料，最后再通过钻孔向高冒处注氮气；③对出现温度变化未上升的高冒点，只需及时向高冒处注水泥与水玻璃注满注实即可，无须注MEA高分子化学材料；④氮气压力保持在0.6～0.7Mpa，24小时不间断的注氮。 （2）上隅角压注黄泥浆、FSA快速垒砌筑封闭墙。工作面上隅角采取直径为60mm管路每隔20m拔一“三通”对老塘进行压注黄泥浆、同时在采空区侧从上下向每隔15m对采空区进行洒浆，提高泥浆浓度，确保水土比不小于5：1。采用FSA高分子化学材料加碎煤配入一定比例的水按10：1：7比例认真搅拌后装入双抗编织袋快速在上隅角垒砌封闭墙，迅速有效减少采空区漏风。
（3）下隅角埋管注氮及采用FSA快速垒砌封闭墙。
下隅角采用直径为60mm管路每隔10m拨个“三通”24小时不间断地向上隅角采空区内注氮，保证注氮量不少于110m3/h。下隅角与上隅角相同，采用FSA高分子化学材料加碎煤配入一定比例的水按10：1：7比例认真搅拌后装入双抗编织袋快速封堵下隅角，达到阻止采空区氧化目的。
（4）工作面煤体注水
对正在回采的工作面在煤壁侧每隔5m使用轻型防突钻机打孔深不小于10m的注水眼，对煤体进行注水，即起到防突的作用，又能起到防灭火的双重功效。
（5）采煤工作面过各石门、采空区防灭火措施
由于受到采动影响，与采区相联同的巷道的封闭墙，都不同程度存在裂隙，采煤工作面的上下风巷受采动影响，已前后数次安排队伍卧底改棚，所以煤岩裂隙较多。火墙损坏较为严重，如只采取日常维修，无法确保不漏风，为此采取以下措施：①首先在上覆层已收作面-602m～-544mB9上隅角5m处顺槽内施工一道厚度不小于800mm的双瓦石墙。②然后在本面上顺槽轨道石门拔门口向里3m处轨道石门与回风石门分别在施工两道双瓦石墙，两墙间距2m，之间用水泥沙浆充填严实，并带注实。③最后在轨道石门、回风石门与B9上隅角封闭墙之间注黄泥浆，并注实注严。不再向已收作B9采空区灌注黄泥浆，这样即隔断B9采空区氧化，又为B8回采面消除了隐患。④对所有过采空区、石门与本采区相联的封闭墙，并重新进行维修，并对墙体与墙外周围5m巷道打眼（眼深1m，每隔2m施工一个注浆眼），进行喷注水泥沙浆，加固墙体与围岩体。
（6）加快工作面推进迅速
由于本煤层易燃，特别是过采空区、石门与其它相联的巷道时，一定要加快推进迅速，以缩短氧化时间，及时使暴露煤层进入窒息带，降低煤层自燃倾向性。
（7）加强检测
从工作面上隅角直至下隅角每隔10m布置测点，设置CO传感器和温度传感器，并与矿井安全监测监控系统联网。并加强人工监测，专职人员随身携带CO检测仪，在检测瓦斯的同时，回风隅角的CO进行检测，每周至少检测一次。
4.取得效果及分析
经过高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等灭火方法，始终保持采空区O2不大于16%，N2气浓度不小少82%，从而有效地阻止了采空区遗煤氧化。
此外由于前期已经向煤体注水，在阻止煤层自燃，后期待水份蒸发后，煤层已经进入氧气窒息带，也不会发生燃烧。降低了煤层自燃倾向性。
5.结论
（1）李一煤矿-602mB8采煤工作面具有局部易抽冒、氧化，邻近层高冒、自燃发火倾向性较严重，漏风源较多，采空区上、下巷的离层与开切眼的离层相贯通等特点，给工作面防灭火工作造成很大的威胁。
（2）根据现场情况，李一煤矿选用先进适用的安全技术和产品，采用了高冒点喷注水泥、MEA；老塘灌注MEA、LFM煤矿高分子防灭火材料；钻孔顺槽埋管注氮、带压喷注封闭墙等综合灭火方法，针对不同漏风地点采取不同措施。通过现场监测显示取得良好的效果。
（3）坚持预防为主，从采掘设计源头上加强防火工作，尽量避免巷道过采空区、老巷等。加强防火日常管理工作，加大监测监控和预测预报的力度。
参考文献
[1]郑海宾.易自燃煤层综采工作面回采期间防灭火技术研究[J].中国煤炭地质，2013，25（5）：43-45.
[2]贺清，杨飞，许满贵等.煤矿自燃火灾综合治理技术与实践 [J].陕西煤炭，2014 （1）： 67-70.
[3]徐永亮，时国庆，王德明等.条带工作面煤自燃综合防灭火技术[J].煤炭科学技术，2010，38（10）：48-51.
[4]郝宇，刘杰，王长元等.综放工作面超厚煤层注氮防灭火技术应用[J].煤矿安全，2008（7）：41-44.
[5]张旭东.液态二氧化碳防灭火技术在开采自燃煤层矿井的应用[J].内蒙古煤炭经济，2013（7）：131、136.
作者简介
蒋维胜，男，安徽淮南人，1987年毕业于淮南矿业学院，工程师，一直从事通风安全技术管理工作.