煤自燃是引发矿井火灾的主要诱因之一,特别是重组矿井或者周边附有小窑的矿井煤自燃现象尤其严重。由于小煤窑的越层越界乱采乱掘以及后期的不恰当维护,致使小煤窑火区错综复杂,加大了火区的治理难度。为高效治理晋北煤业中央水仓复杂火区的发火问题,论文采用理论分析、实验测试与现场实践相结合的综合研究方法,提出了一套针对小煤窑火区的综合治理体系,取得的主要成果和结论如下:全面分析了中央水仓火区的特性,研究了火区发展与5_上-103工作面开采的相互影响关系。通过事故报告调查和理论分析,晋北煤业中央水仓火区具有多点火源、火源位置隐蔽、超大立体空间火区、火区空间异构的特性,且水仓原本的排水能力缺失,存在发生水害事故的风险。通过SF₆示踪气体对火区漏风通道进行定性检测,对重点漏风区域定量检测,弄清了晋北煤业中央水仓火区和5_上-103工作面间的关系;通过取点测压绘制出火区与5_上-103工作面区域间的压能图,发现区域内回风大巷压能最低,风流均流向回风大巷,并不会向工作面汇集,5_上-103工作面在均压措施下能够保证正常回采。针对晋北煤业中央水仓火区的发火特性,构建了井上与井下相结合的综合防灭火系统,制定了缩封启封的治理方案,形成了一套综合治理体系。井上防灭火系统主要通过地面灌注大流量三相泡沫达到覆盖火区熄灭隐蔽火源的目的,井下注浆系统通过在回风斜井布置的8个钻场向火区共施工140个钻孔,使注入的胶体浆液和惰性介质全方位覆盖火区,进一步治理火区。通过对火区内气样数据分析,经治理后,密闭内空气温度为3⁸℃,与日常温度相近,氧气浓度均低于5%,一氧化碳浓度低于10ppm,水温稳定在4⁸℃,火区启封综合验证指标Tr值与RT值均小于1,表明火区已经稳定,可以启封。并提出了先启封3#密闭,然后按照A至F区段逐段启封整个火区的启封方案;制定并采取了巷道清淤、巷道修复以及壁后注浆等启封措施,最终顺利解封火区,恢复了中央水仓排水能力,保证了煤矿的安全生产。本文的治理思路与方案能够为类似密闭火区的治理提供科学指导,具有重要的工程实践意义。该论文有图56幅,表10个,参考文献75篇。