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一、矿井概况
平顶山市山高煤矿位于石龙区青草岭脚下，始建于1971年，企业注册资金821万元，地方国有企业，隶属于湛河区人民政府，各种证照齐全。山高矿有正式职工386人。其中：中高级技术人员16人，特殊工种人员128人。井田面积0.34平方公里，可采储量85.5万吨，开采二1 煤层，矿井设计能力为15万吨/年，尚可服务5.7年。矿井设置有办公室、安检部、生产技术部、财务部、机电防治水部等20多个部室。矿井采用走向长壁式采煤方法，中央并列抽出式通风方式，其它各大系统齐全，满足生产需要。
山高矿是一座老矿，资源严重枯竭，无后续资源，全矿300多名职工将面临严峻的生活来源问题。且山高矿在水、火、瓦斯、煤尘、顶板等诸多的自然灾害中，平均涌水量为10-15M3/H,存在一定水患影响；瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量为0.8-1.0M3/T,绝对瓦斯涌出量为1.25M3/min；煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数为36-40%。自燃发火等级鉴定为自燃发火煤层。因此煤柱开采自燃发火的防治工作至关重要。
二、防治技术及应用
（一）自燃发火规律
1、自燃发火条件：
（1）煤颗粒比表面积大、松散。
（2）相对封闭氧化条件良好，而氧化热不能被风流带走。
（3）煤的挥发分较高。
（4）煤种的较低燃点。
2、自燃发火征兆：
（1）挂汗：为冷凝原理造成，即松散煤体在氧化生热阶段，形成较高的气温与巷道风流较低温度气体交会时，空气中的水蒸汽被冷凝而“挂汗”。
（2）煤油味：脱水蒸留后期，挥发性气体烷烃芳香气体所致。
（3） “煤炮”声：氧化聚热达到中期或后期阶段，使周围的实体煤受二次原岩应力、温度应力、及支架几何形状产生的应力集中等应力叠加后，致使煤体突然断裂或顶板断裂而造成声响即“煤炮”声。
（4）烟雾：出现烟雾即已经形成明火状态，这时内部温度达350－450°C以上。
3、自燃发火标志性气体：
（１）在颗粒比表面积增大过程中，甲烷气体以游离状态吸附状态存在，并得到有效释放，这时用光干式甲烷检查仪检查不到其变化过程，主要是精度低，使用色普仪检查可检查出变化。
（２）氧化聚热初级阶段，脱水蒸留期没有产生CO，主要表现为烷烃气体的释放（主要指挥发份）。
（３）氧化聚热中期、后期阶段，这时有较强氧化过程释放出CO，用一般比长式CO鉴定器检查仪或取样进行色谱分析检测都检测到CO，因此CO作为自燃发火的标志性气体最容易操作。
4、自燃发火期：煤的氧化聚热过程是时间和空间的函数，即在相对封闭的条件下，时间越长聚热越多温度升高越快。通过实验检测出自燃发火的时间，在符合自燃发火条件的情况下，推算揭开煤体的时间来判断是否自燃。
（二）综合防治技术方案的提出和处理保证措施：
１、从设计入手，着眼地质工作：
（１）做好支护形式的优化，尽可能选择半园拱型。减少几何型状造成应力集中，使半园拱与开挖后原岩应力失稳，自然冒落拱同步协调，最终使顶部松散范围减小，有效减少托顶煤厚度。
（２）合理设计爆炸参数，采用控制爆破。解决炮掘造成顶煤松动范围，提高顶煤块煤的比表面积，减少氧化单元，提高聚热区的通透散热能力。
（３）尽可能减少从下方立交老巷、停采线。
（４）大巷煤柱区域范围巷道应布置沿顶掘进。容易施工密闭，可有效减少密闭漏风和减少该段巷道自燃发火的可能。
（５）易自燃发火区域工作面，上、下山应设计专用回风巷，万一失控，使较高浓度CO导入到专用回风巷。
（６）做好自燃发火资料收集工作。每年都要对不同区域进行取煤样分析，鉴定自燃发火倾向性分析和自燃发火期的确定。
（７）对断层进行及时分析填绘图纸，尤其是小断层，顶断底不断或底断顶不断的范围附近都是容易形成自燃发火的区域。
２、预测预报工作：
（１）自燃发火潜伏期：用插枪在托顶煤大于1.5米厚度区域进行插、捣，探其虚实，虚的位置划上标记，进行重点检查。
（２）自燃发火氧化聚热期（氧化初期）：插管取气样，上、下隅角取样、闭内取样用色谱仪检测有无烷烃气体，只要发现烃类气体或微量CO气体，对该位置，实施插管注水和其它防治措施。
（３）自燃发火氧化中期。只要发现有挂汗现象，就进入了自燃发火氧化中期，采取的措施与上同。
（４）自燃发火强氧化期：只要有煤炮声现象，局部用一般仪器可检测到CO气体，就进入了自燃发火强氧化期。除执行以上措施外，必须进行挑顶把浮煤放掉进行刹顶。
（５）自燃发火剧烈氧化期：有煤炮声次数较多和出现烟雾及一氧化碳气体在300PPM以上，采取灭火措施。
（６）对穿、过、透老巷、老空、停采线临近5米时，打钻下管进行取样分析，发现有烃类气体和CO2无问题后再向前掘进。
３、综合预防方法及措施：
（１）采用控制爆破。顶部预留震动碎破层300-450mm，爆破后，出碴（煤）简易临时支护，挖腿窝，把腿子放好后，用手镐把预留层破掉到上梁位置，及时把梁上好，使用支架刹实背牢。
（２）加强支护强度。提高支护强度是减少或降低离层的有效方法，腿子下加柱鞋降低比压减少支架下沉量，加密棚距，棚距以500-600mm为宜。
（３）打超前小棍（穿楔），间距6-8mm，利用小棍一定弯曲度，提前产生预应力。利用小棍与孔径差，实现爆破过程形成预裂屏蔽作用，使爆破震动对顶煤的震动降低到最小程度。
（４）使用超前支护不单是对出碴（煤）挖腿窝的安全保证，更主要的是支护的及时性和提前性。是对超前小棍支撑的有效保证和补充，而从解决工艺与防离层的协调问题即爆破前及爆破过程中的超前支护问题。
（５）以上四个方法一旦不能保证。冒顶或其它原故造成崩倒棚子出现冒顶或漏顶时。把浮煤碎煤全部放掉，揭露到实顶实煤或见到岩石顶板，进行刹顶，并留有通风散热空间。
（６）穿、过、透老巷、老空，停采线位置。在其10-20米范围喷射混泥土包帮包顶封闭，形成150-200mm混泥土壳体防护。
（７）掘进工作面风筒加净化水射流装置，水温比正常环境温度低10-15度。不但可净化风流还可以降低温度。
（8）提高采面放煤回收率，减少老塘浮煤。每个放煤口必须进行洒、喷、注水，对采空区每7天洒、注、喷一次阻化剂。
（9）在确保工作面计算配风风量情况下，尽可能减少风压和进风端向老塘、采空区的冲击惯性，如有困难时，进风端老塘侧柱子上挂10-20米风帐，减少正向风流冲击。
（１0）做好搬家回收工作，使回收工作尽可能在最短的时间结束，先打板闭，后施工永久密闭。施工时，必须提前下3-5根水枪，形成护闭水帘、水幕，防止自燃发火形成的火焰翻墙。
（１1）建立永久密闭台帐，执行周期巡回检查制度，至少７天检查一次，对温度、水温、CH4、CO、CO2、O2濃度定期取样气体色谱仪分析；维护好供水管路系统，做到有巷有管，有管有水，有水有压。
三、自燃发火的控制、消除及应用：
１、降温技术灭火：
（１）挑顶放掉高温煤体技术
挑顶放掉高温煤体技术，在很大程度上取决于自然煤层的赋存条件和高温点的位置。如果煤层较薄或者是原始煤层，在有自燃征兆时可以利用此种方法进行处理；山高矿的101机巷在掘进时曾出现过高温点，发现后利用此种方法进行处理后，高温点得到了有效控制。
（２）注水降温技术
注水降温技术，是在挑顶放掉高温煤体技术无法解决的情况下所采取的措施，条件为：煤体较厚在挑顶处理无法得到完全保证或者是处于下分层停采线处，实施注水降温技术是较理想的办法。山高矿的201风巷在掘进过程中，3号测点处出现高温点，该高温点正好处于上分层的停采线处，经过研究分析后，采取了注水降温技术，使高温点得到了有效的控制。
（3）灌水、灌黄泥浆技术
灌水灌黄泥浆技术，适用于回采工作面采空区灌浆。此种技术主要利用所建灌浆系统或移动灌浆系统，通过灌浆管路向采空区内灌注黄泥浆利用黄泥浆的粘性将破碎的煤体进行包裹，隔断煤的氧化通道，提高煤体的燃点。
２、降温与隔绝混合技术
（１）喷浆封闭与下枪注水技术
喷浆封闭与下水枪技术是一种隔绝氧的技术，利用喷浆机，将潮料喷射到巷道的表面上，使供氧通道隔绝阻止煤体继续氧化，同时在喷浆前可在高温点附近呈扇形进行打钻下水枪，喷浆时连同水枪一块喷住，然后进行注水降温。
（２）隔火墙封闭与注浆技术
隔火墙封闭与注浆技术是一种隔绝氧灭火的技术，即在发生自燃发火无法采用直接灭火的情况下，打上隔火墙然后采用灌浆系统利用灌浆管路向隔火墙内注黄泥浆，阻断漏风通道提高隔火墙的气密性，减少向采空区或火区内供氧，从而实现灭火的方法。
（３）均压与注浆、注水技术
均压与注浆、注水技术是调节高温点进、回风侧两端的网络压差，使之达到可能的最小值或平衡值，以减少漏风。同时采用注浆与注水降低煤体的温度，提高煤体燃点，堵塞供氧通道，从而加速灭火。
五、效益分析报告
（一）经济效益分析
通过以上防火技术后，保证了矿井的安全生产，为矿井长治久安做出了不可抹灭的贡献。每吨煤按180元计算，矿井解除待置煤量为85.5万吨，增加销售收入1.5亿，使矿井获得了较好的经济效益。
（二）社会效益分析
山高矿的煤碳储量是非常短缺，经过实施综合防灭火技术，确保了矿井安全，为全矿职工的生活提供了保障，矿区秩序得到了稳定，为社会和谐创造了良好的条件。
平顶山市山高煤矿位于石龙区青草岭脚下，始建于1971年，企业注册资金821万元，地方国有企业，隶属于湛河区人民政府，各种证照齐全。山高矿有正式职工386人。其中：中高级技术人员16人，特殊工种人员128人。井田面积0.34平方公里，可采储量85.5万吨，开采二1 煤层，矿井设计能力为15万吨/年，尚可服务5.7年。矿井设置有办公室、安检部、生产技术部、财务部、机电防治水部等20多个部室。矿井采用走向长壁式采煤方法，中央并列抽出式通风方式，其它各大系统齐全，满足生产需要。
山高矿是一座老矿，资源严重枯竭，无后续资源，全矿300多名职工将面临严峻的生活来源问题。且山高矿在水、火、瓦斯、煤尘、顶板等诸多的自然灾害中，平均涌水量为10-15M3/H,存在一定水患影响；瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量为0.8-1.0M3/T,绝对瓦斯涌出量为1.25M3/min；煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数为36-40%。自燃发火等级鉴定为自燃发火煤层。因此煤柱开采自燃发火的防治工作至关重要。
二、防治技术及应用
（一）自燃发火规律
1、自燃发火条件：
（1）煤颗粒比表面积大、松散。
（2）相对封闭氧化条件良好，而氧化热不能被风流带走。
（3）煤的挥发分较高。
（4）煤种的较低燃点。
2、自燃发火征兆：
（1）挂汗：为冷凝原理造成，即松散煤体在氧化生热阶段，形成较高的气温与巷道风流较低温度气体交会时，空气中的水蒸汽被冷凝而“挂汗”。
（2）煤油味：脱水蒸留后期，挥发性气体烷烃芳香气体所致。
（3） “煤炮”声：氧化聚热达到中期或后期阶段，使周围的实体煤受二次原岩应力、温度应力、及支架几何形状产生的应力集中等应力叠加后，致使煤体突然断裂或顶板断裂而造成声响即“煤炮”声。
（4）烟雾：出现烟雾即已经形成明火状态，这时内部温度达350－450°C以上。
3、自燃发火标志性气体：
（１）在颗粒比表面积增大过程中，甲烷气体以游离状态吸附状态存在，并得到有效释放，这时用光干式甲烷检查仪检查不到其变化过程，主要是精度低，使用色普仪检查可检查出变化。
（２）氧化聚热初级阶段，脱水蒸留期没有产生CO，主要表现为烷烃气体的释放（主要指挥发份）。
（３）氧化聚热中期、后期阶段，这时有较强氧化过程释放出CO，用一般比长式CO鉴定器检查仪或取样进行色谱分析检测都检测到CO，因此CO作为自燃发火的标志性气体最容易操作。
4、自燃发火期：煤的氧化聚热过程是时间和空间的函数，即在相对封闭的条件下，时间越长聚热越多温度升高越快。通过实验检测出自燃发火的时间，在符合自燃发火条件的情况下，推算揭开煤体的时间来判断是否自燃。
（二）综合防治技术方案的提出和处理保证措施：
１、从设计入手，着眼地质工作：
（１）做好支护形式的优化，尽可能选择半园拱型。减少几何型状造成应力集中，使半园拱与开挖后原岩应力失稳，自然冒落拱同步协调，最终使顶部松散范围减小，有效减少托顶煤厚度。
（２）合理设计爆炸参数，采用控制爆破。解决炮掘造成顶煤松动范围，提高顶煤块煤的比表面积，减少氧化单元，提高聚热区的通透散热能力。
（３）尽可能减少从下方立交老巷、停采线。
（４）大巷煤柱区域范围巷道应布置沿顶掘进。容易施工密闭，可有效减少密闭漏风和减少该段巷道自燃发火的可能。
（５）易自燃发火区域工作面，上、下山应设计专用回风巷，万一失控，使较高浓度CO导入到专用回风巷。
（６）做好自燃发火资料收集工作。每年都要对不同区域进行取煤样分析，鉴定自燃发火倾向性分析和自燃发火期的确定。
（７）对断层进行及时分析填绘图纸，尤其是小断层，顶断底不断或底断顶不断的范围附近都是容易形成自燃发火的区域。
２、预测预报工作：
（１）自燃发火潜伏期：用插枪在托顶煤大于1.5米厚度区域进行插、捣，探其虚实，虚的位置划上标记，进行重点检查。
（２）自燃发火氧化聚热期（氧化初期）：插管取气样，上、下隅角取样、闭内取样用色谱仪检测有无烷烃气体，只要发现烃类气体或微量CO气体，对该位置，实施插管注水和其它防治措施。
（３）自燃发火氧化中期。只要发现有挂汗现象，就进入了自燃发火氧化中期，采取的措施与上同。
（４）自燃发火强氧化期：只要有煤炮声现象，局部用一般仪器可检测到CO气体，就进入了自燃发火强氧化期。除执行以上措施外，必须进行挑顶把浮煤放掉进行刹顶。
（５）自燃发火剧烈氧化期：有煤炮声次数较多和出现烟雾及一氧化碳气体在300PPM以上，采取灭火措施。
（６）对穿、过、透老巷、老空、停采线临近5米时，打钻下管进行取样分析，发现有烃类气体和CO2无问题后再向前掘进。
３、综合预防方法及措施：
（１）采用控制爆破。顶部预留震动碎破层300-450mm，爆破后，出碴（煤）简易临时支护，挖腿窝，把腿子放好后，用手镐把预留层破掉到上梁位置，及时把梁上好，使用支架刹实背牢。
（２）加强支护强度。提高支护强度是减少或降低离层的有效方法，腿子下加柱鞋降低比压减少支架下沉量，加密棚距，棚距以500-600mm为宜。
（３）打超前小棍（穿楔），间距6-8mm，利用小棍一定弯曲度，提前产生预应力。利用小棍与孔径差，实现爆破过程形成预裂屏蔽作用，使爆破震动对顶煤的震动降低到最小程度。
（４）使用超前支护不单是对出碴（煤）挖腿窝的安全保证，更主要的是支护的及时性和提前性。是对超前小棍支撑的有效保证和补充，而从解决工艺与防离层的协调问题即爆破前及爆破过程中的超前支护问题。
（５）以上四个方法一旦不能保证。冒顶或其它原故造成崩倒棚子出现冒顶或漏顶时。把浮煤碎煤全部放掉，揭露到实顶实煤或见到岩石顶板，进行刹顶，并留有通风散热空间。
（６）穿、过、透老巷、老空，停采线位置。在其10-20米范围喷射混泥土包帮包顶封闭，形成150-200mm混泥土壳体防护。
（７）掘进工作面风筒加净化水射流装置，水温比正常环境温度低10-15度。不但可净化风流还可以降低温度。
（8）提高采面放煤回收率，减少老塘浮煤。每个放煤口必须进行洒、喷、注水，对采空区每7天洒、注、喷一次阻化剂。
（9）在确保工作面计算配风风量情况下，尽可能减少风压和进风端向老塘、采空区的冲击惯性，如有困难时，进风端老塘侧柱子上挂10-20米风帐，减少正向风流冲击。
（１0）做好搬家回收工作，使回收工作尽可能在最短的时间结束，先打板闭，后施工永久密闭。施工时，必须提前下3-5根水枪，形成护闭水帘、水幕，防止自燃发火形成的火焰翻墙。
（１1）建立永久密闭台帐，执行周期巡回检查制度，至少７天检查一次，对温度、水温、CH4、CO、CO2、O2濃度定期取样气体色谱仪分析；维护好供水管路系统，做到有巷有管，有管有水，有水有压。
三、自燃发火的控制、消除及应用：
１、降温技术灭火：
（１）挑顶放掉高温煤体技术
挑顶放掉高温煤体技术，在很大程度上取决于自然煤层的赋存条件和高温点的位置。如果煤层较薄或者是原始煤层，在有自燃征兆时可以利用此种方法进行处理；山高矿的101机巷在掘进时曾出现过高温点，发现后利用此种方法进行处理后，高温点得到了有效控制。
（２）注水降温技术
注水降温技术，是在挑顶放掉高温煤体技术无法解决的情况下所采取的措施，条件为：煤体较厚在挑顶处理无法得到完全保证或者是处于下分层停采线处，实施注水降温技术是较理想的办法。山高矿的201风巷在掘进过程中，3号测点处出现高温点，该高温点正好处于上分层的停采线处，经过研究分析后，采取了注水降温技术，使高温点得到了有效的控制。
（3）灌水、灌黄泥浆技术
灌水灌黄泥浆技术，适用于回采工作面采空区灌浆。此种技术主要利用所建灌浆系统或移动灌浆系统，通过灌浆管路向采空区内灌注黄泥浆利用黄泥浆的粘性将破碎的煤体进行包裹，隔断煤的氧化通道，提高煤体的燃点。
２、降温与隔绝混合技术
（１）喷浆封闭与下枪注水技术
喷浆封闭与下水枪技术是一种隔绝氧的技术，利用喷浆机，将潮料喷射到巷道的表面上，使供氧通道隔绝阻止煤体继续氧化，同时在喷浆前可在高温点附近呈扇形进行打钻下水枪，喷浆时连同水枪一块喷住，然后进行注水降温。
（２）隔火墙封闭与注浆技术
隔火墙封闭与注浆技术是一种隔绝氧灭火的技术，即在发生自燃发火无法采用直接灭火的情况下，打上隔火墙然后采用灌浆系统利用灌浆管路向隔火墙内注黄泥浆，阻断漏风通道提高隔火墙的气密性，减少向采空区或火区内供氧，从而实现灭火的方法。
（３）均压与注浆、注水技术
均压与注浆、注水技术是调节高温点进、回风侧两端的网络压差，使之达到可能的最小值或平衡值，以减少漏风。同时采用注浆与注水降低煤体的温度，提高煤体燃点，堵塞供氧通道，从而加速灭火。
五、效益分析报告
（一）经济效益分析
通过以上防火技术后，保证了矿井的安全生产，为矿井长治久安做出了不可抹灭的贡献。每吨煤按180元计算，矿井解除待置煤量为85.5万吨，增加销售收入1.5亿，使矿井获得了较好的经济效益。
（二）社会效益分析
山高矿的煤碳储量是非常短缺，经过实施综合防灭火技术，确保了矿井安全，为全矿职工的生活提供了保障，矿区秩序得到了稳定，为社会和谐创造了良好的条件。