摘 要：煤层自然发火属于隐蔽致灾因素，影响因素众多，仅靠一种措施难以取得良好有效的防治效果，因此，在矿井防灭火工作中，针对各种影响因素采取不同措施，形成“多位一体”的综合防治方法。
关键词：自然发火；防灭火；综合防治
一、背景与意义
煤矿内因火灾是煤矿生产过程中面临的重大灾害，特别对于高瓦斯矿井，采空区着火可能引发瓦斯事故的发生。而对于窄煤柱（4m～6.5m）的沿空掘进和回采工作面，防治煤层自然发火更为重要，仅靠一种措施根本难以取得良好的防治效果，因此在防灭火工作中，针对各种影响因素采取了多种措施，形成多位一体的综合防治方法。煤层自然发火在时间段上也有明显的规律，在采煤工作面初采初放、末采回撤、工作面推进速度迟缓等等都是受影响区域自然发火的危险时段。在高瓦斯矿井，采空区发生煤层自然发火，容易引起采空区瓦斯爆炸，会造成大量人员伤亡，给高瓦斯沿空回采工作面带来重大安全隐患。
二、概况
钱营孜煤矿为高瓦斯矿井，一水平主采32煤，煤厚平均3.1m，为II类自燃煤层，无邻近煤层，最短自然发火周期为55天。工作面采用单一走向长壁后退式综合机械化采煤方法，一次采全高，全部垮落法管理顶板。
W3226工作面布置在西二采区，下邻W3214采空区，煤柱留设6.5m，机巷长度2025m，标高-480～-560m，风巷长度1660m，标高-400～-460m，外切眼长139m、里切眼长156m。工作面通风方式为U型通风，工作面绝对瓦斯涌出量为7.37m3/min，采用上隅角埋管及风巷辅助高位边孔抽采治理瓦斯。
三、自燃危险因素分析
W3226工作面在工作回采和沿空掘进过程中，受采动影响，窄煤柱受集中压力的影响，导致煤柱压裂，造成了各个相邻采空区贯通，增加了采空区漏风通道。而窄煤柱压裂后，在采空区内形成新的遗煤，加上压裂窄煤柱的漏风，给采空区自然发火的防治工作带来了很大困难。
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四、采空区防灭火对策
（一）沿空掘进期间工作面防灭火对策
首先从设计上增加沿空掘进巷道与采空区煤柱厚度，由原来4.8m增加为6.5m，沿空帮严禁施工硐室。巷道支护上，每间距2.4m在沿空侧顶板施工一根加固锚索，起到悬顶作用，以减小窄煤柱所受压力。在巷道过采空区硐室时，沿空帮采用工字钢支护，利用锚索将工字钢固定在巷道顶部，以减少锚杆施工造成的煤柱裂隙。在巷道破碎带或煤柱受压区域，对沿空侧进行喷浆，以封堵煤柱漏风通道。
巷道在掘进期间，每间隔100m施工一个防灭火观测孔（φ50mm），利用该孔对采空区内气体进行取样分析检测，该孔也兼做注氮灌浆孔和瓦斯抽采孔。由于沿空掘进巷道受大气压力变化影响，邻近采空区内瓦斯气体存在“呼吸”现象，即在地面大气压力降低时段，采空区内瓦斯气体将通过巷道煤壁或顶板裂隙涌入掘进巷道内，为防止瓦斯事故发生，利用防灭火观测孔对采空区进行瓦斯抽采，改变采空区内负压。由于对采空区进行瓦斯抽采会增加采空区自然发火危险性性，在瓦斯抽采期间，需要对采空区进行注氮，增加注氮量，以满足“注“大于“抽”的要求。
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防灭火观察孔示意图
（二）沿空回采期间工作面采空区防灭火对策
工作面正常回采期间虽然采空区中遗煤自然倾向性较高，但由于工作面推进度较快，使得采空区中的遗煤还未氧化自燃就被甩到了窒息带内，故在回采期间采空区内自然发火威胁较小。根据工作面回采形成的“O”型圈裂隙，在机风巷内每间距30m施工一道厚度为2.5m的袋墙，从而改变工作面“O”型圈内气体流场，增大“O”型圈内气体流动阻力，减少采空区漏风量。而在工作面过断层或工作面停采期间，由于断层遗煤或煤壁受压力影响垮落形成的遗煤，造成工作面自燃危险性提高。因此在工作面风巷内迈步式预埋灌浆管路，每30m留设一灌浆出口；机巷内迈步式预埋灌氮管路，每30m留设一注氮出口。工作面回采过程中，对机风巷内各类硐室进行充填，以防止邻近沿空掘进巷道施工时穿透采空区。
（三）工作面收作期间采空区防灭火对策
根据工作面采空区自燃“三带”的测定结果，工作面正常推进过程中，采空区自燃带宽度为22～108m，为缩短采空区自燃带宽度，工作面收作前100m左右，风巷、机巷每推进30米垛墙封堵，墙体厚度不低于3m，从而减少采空区漏风量。垛墙时，在每道墙体处预埋一趟直径108mm防灭火管路，预留的灌浆出口距离墙体2m；在停采线煤壁处布置一趟直径108mm灌浆管路，每30m处预留一根灌浆站管，站管路出口端开孔，管路接头处允许有松动能使浆液留出，以便于后期灌浆能覆盖整个工作面收作线。在工作面收作期间，根据工作面推进距离，利用采空区机风巷内预埋的防灭火管路，相继开启预埋的管路进行灌浆（三相泡沫）和注氮气，每次灌注点滞后工作面30米，以防止黄泥浆流入工作面内。在工作面支架拆除后，煤壁受矿压影响，将垮落，散落在工作面内，造成大量遗煤位于收作线处。因此利用风巷预埋的灌浆管路和停采线处煤壁处敷设的灌浆管路进行集中灌注，灌注大量黄泥浆和三项泡沫，直至工作面煤壁垮落形成的遗煤被黄泥浆和三相泡沫覆盖完全。采空区内的多点灌浆能有效防止采空区灌浆出现“拉钩”现象，灌浆覆盖面积大，较单管路灌浆效果更明显。
（四）封闭采空区防灭火对策
工作面收完后，分别在工作面机风巷内各施工两组封闭墙。一组封闭墙位于工作面机风巷采动影响带外（距离收作线30m附近），一组位于机风巷外口。每组封闭墙为双墙结构，墙体厚为0.8m，墙体采用两边垒砌，中间灌注混泥土的方法施工，两墙间隔不少于1.0m，两墙中间用矸石、炉渣灰充填，水泥砂浆带压注实，封闭墙施工结束后，对墙体四周围岩进行待压注浆，防止封闭墙围岩漏气。封闭墙掏槽、砌墙、充填、注浆等各环节均进行分项验收，确保封闭墙施工质量。
采空区封闭后，由于受邻近沿空回采工作面的采动影响，封闭采空区附近造成新的漏风通道，煤柱受采动影响，煤壁受压力再次垮落形成的遗煤。因此采取持续对封闭采空区进行注氮气，降低采空区氧气浓度。为吸收采空区热源和惰化采空区，在每个最短发火周期（55天）以内灌注一次液态二氧化碳，灌注液态二氧化碳成本低廉，效果较氮气具有惰化、降温、逸散慢等优点。在通风系统上，调整通风系统，通过构筑通风设施，减小采空区进回风之间压差，以较少采空区漏风量。
五、结论
（1）W3226沿空掘进巷道和工作面在进行采掘活动时，窄煤柱在受其采动影响后，窄煤柱的破裂，增加了采空区的漏风通道，加上破裂煤柱和采空区断层附近遗煤的存在，形成了采空区自然发火隐患。
（2）树立以“防”为主的防灭火理念，从设计，施工上提前采取以防为主的防灭火措施。
（3）在防灭火技术中，积极使用了槽罐车灌注液态二氧化碳、防灭火观察孔“一孔多用”等技术。
（4）形成了一套完整的防灭火治理框架及管理模式。
参考文献
[1] 钱鸣高,刘昕成. 矿山压力及其控制[M]. 北京:煤炭工业出版社, 1991.
[2] 刘谦，采空区自燃火灾防治技术，《煤矿安全》, 2012：43
[3] 冀荣晓. 采空区自然发火机理及防治措施，《陕西煤炭》：2013.41-42.
作者简介：
刘怀婷（1970-）男，汉族，安徽濉溪县人，采矿工程师，现在安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿从事技术管理工作。