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[摘 要]由于综合放顶煤生产工艺普遍存在顶煤难于放净，采空区丢煤较多的情况，当工作面推进度不能满足自然发火期的要求时，很容易自燃发火。3302综放采煤工作面做为泉兴集团接管金庄煤矿后的第一个采煤工作面，开采后5个月保持了良好的防灭火形势，之后经历了三次自燃发火的紧急态势，期间通过采取均压通风、控制漏风、压注惰性气体、灌注三相泡沫、喷撒阻化剂、注水、注浆、加强气体监测等综合措施，保证了防灭火工作的安全，同时也积累了防灭火工作经验。
[关键词]综放采煤工作面；发火原因分析；综合防治技术；经验
中图分类号：TD753 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0060-02
引言
3302综放采煤工作面开采后5个月内保持了良好的防灭火形势，之后经历了三次自燃发火的紧急势态，通过落实综合防灭火措施，实现了安全生产。为了做好以后的防灭火工作，需要对发火的原因、处置过程中措施效果进行分析，找到了防灭火工作中的不足，总结防灭火工作经验。
1 金庄矿3302综放采煤工作面概况
3302综放工作面所采的3下煤属于Ⅱ类自燃，煤层最短发火期为56天；具有弱冲击倾向性；运输巷埋深为-687.3～-640.7，轨道巷埋深为-713.9～658.6；工作面倾斜长度为138米，走向长度为406米，可采储量为45.1万吨；工作面为仰采工作面，走向长壁布置，后退式开采，采用综采放顶煤工艺，全部垮落法管理顶板，工作面平均煤厚8m，采煤高度2.6m，放煤高度5.4m；工作面通风方式为上行通风，设计工作面风量为677m3/min。
2 开采后5个月内防灭火取得的稳定形势及有效措施总结
2.1 开采后5个月防灭火形势
3302工作面在2015年11月2日开始回采后，1月25日，工作面在回风隅角检测到一氧化碳气体，浓度为3ppm。2月2日在3302轨道巷回风流中检测到一氧化碳气体，浓度为5ppm。通过采取综合防灭火措施，在2月2日～4月11日期间，3302轨道巷回风流中一氧化碳浓度始终保持在3～16ppm之间，从2015年11月2日开采到2016年4月中旬，防灭火工作形势保持了稳定的形势。
2.2 开采后5个月内防灭火的成功经验
①开采初期，加强生产管理，较高的推进度是成功的关键。
②根据工作面下隅角是工作面最低位的特点，采取了在轨道巷利用预埋设管路将33采区泵房水引入工作面，进行注水防灭火，对下隅角开切眼附近遗煤的防治起到了重要作用。
③根據水淹下隅角的因素，工作面初期采用上行通风系统对防灭火比较有利。
④工作面在两巷每隔5-10米施工一道黄泥墙，进风隅角30米范围内全部吊挂挡风帘，同时工作面风量缩至550～600m3/min，减少了向采空区漏风。
⑤坚持向采空区注氮，对采空区遗煤进行惰化对防灭火比较有利。
3 工作面经历的3次自燃发火严峻局面及处置情况
3.1 第一次自燃发火情况及原因分析
3.1.1 发火情况
2016年5月3日，3302工作面出现明显自然发火征兆，早班束管监测报表显示，架间CO浓度达23ppm，并出现C2H6浓度为3ppm。5月5日早班束管监测报表中出现C2H4。5月12日中班回风隅角CO浓度上升至826ppm，C2H6浓度达77ppm，C2H4浓度达64ppm%。显示工作面采空区自然发火加速，情况比较严重。被迫于5月12日对工作面进行了封闭。
3.1.2 发火原因分析
①随着工作面推进，至3月25日上下巷落差达24.8米，因两巷落差较大导致溜子下滑，综采工区采取调采方式进行回采，导致溜子尾滞后溜子头约20米，致使工作面长度增长2.8米，该段综采工区采用单体支柱支护方式进行回采，顶煤无法回收，被丢入采空区。
②3月25日工作面出现宽约18.8米遗煤区域无法回收（掩护支架93、94号架3米，91、92未放净顶煤区3米，2.8米无法放顶煤段、轨道巷自宽段4米，根据未回收的顶煤厚8米和安息角计算约6米），截止到5月5日该区段推进约50米。初步计算采空区此区域丢煤约为7500吨。
③五一放假3天未正常推进，进一步促进了工作面的氧化。
3.2 第二次自燃发火情况及原因分析
3.2.1 发火情况
3302工作面在8月9日启封后转入正常生产，2016年9月5日，在早班束管监测报表中，3302工作面架间CO浓度达19ppm，并出现C2H6浓度为3ppm；9月21日早班束管监测报表中回风隅角CO浓度上升较快，并出现C2H4。9月24日早班回风隅角CO浓度上升至965ppm，C2H6浓度达116ppm，C2H4浓度达45ppm。显示工作面采空区快速氧化阶段。需采取切实有效措施，抑制住上升趋势。经集团领导及防灭火领导小组研究，于9月24日夜班，实施了停产撤人，工作面两巷风流短路，压注二氧化碳灭火的措施。
3.2.2 发火原因分析
①第一次自燃发火的密闭，在8月9日启封后，按缩面改造方案，工作面先向前推进了16米，进行上绳上网，撤架改造结束后，于9月5日继续推进，至9月24日第二次密闭。工作面在47天的时间里推进了55米，远未达到自燃发火期56天的要求。
②由于第一次的自燃发火，采空区曾经自燃的遗煤虽然在第一次密闭启封后，更容易再次复燃。
③由于缩面改造，造成大量顶煤遗留在采空区，加大了治理难度。
3.3 第三次自燃发火情况及原因分析
3.3.1 发火情况
10月7日工作面恢复通风后，10月下旬，3302综放工作面自燃发火情势在稳定了20天后，于10月31日又出现了升高趋势。2016年11月2日，3302工作面早班束管监测监测报表中回风流CO浓度达68ppm，并出现C2H6浓度为16ppm，显示自燃发火趋于加速，需抑制住上升趋势。经研究，采取了以开区压注CO2、压注三相泡沫为主的治理措施，到11月13日早班，束管监测报表中显示回风隅角CO浓度下降至14ppm，C2H4消失，架间CO浓度为0。截止到目前（12月10日），3302回风流CO浓度始终处于0ppm～7ppm之间，防灭火形势稳定。 3.3.2 发火原因分析
①3302原轨道巷做为缩面后的防火巷，在打钻注防灭火材料等施工时，巷道长期采用局部通风，造成3302轨道巷密闭处于正压，与3302采空区的负压区容易造成漏风供氧。
②工作面上、下隅角均存在约6米宽的顶煤不能采出，遗留在采空区，给防灭火治理增加了难度。
③按国家出台的“276天”工作制执行全矿集中休班，对推进度造成影响，对于3次自燃发火不无关系。
4 工作面三次发火处置所采取有效措施及经验总结
4.1 均压通风
①在缩面改造后，把3302辅助进风巷的风门拆除，调整到3302原轨道巷建設，使3302原轨道巷与3302补充轨道巷同为负压侧，减少了采空区漏风。
②在第二次自燃发火形势严峻、停产撤人时，打开了3302辅助进风巷和3302补充轨道巷的风门，使工作面两巷风流短路，使两巷压差大大降低。
4.2 控制漏风
①加强了通风管理，将工作面风量缩至550～600m3/min，采空区漏风相应减少。
②工作面两巷每隔5～10米施工一道黄泥墙。
③轨道巷施工的防灭火钻孔及时进行了封堵。
4.3 压注惰性气体
①坚持向采空区注氮，工作面推进30米后，开始启用注氮气进行防灭火，对采空区遗煤进行惰化。
②在第一次封闭后，大量压注二氧化碳，对于快速灭火起到了主要作用。
③在第二次自燃发火形势严峻、停产撤人时，对工作面进行了大量二氧化碳压注，自9月21日～10月4日共压注二氧化碳12车，约300吨，对于灭火起到了主要作用。
④在11月中旬，工作面回风流一氧化碳气体降至5ppm左右时，坚持了小流量开区压注二氧化碳，自11月2日～12月3日共压注二氧化碳16车，约434吨。使3302工作面自燃发火得到了长期抑制，效果较好。
⑤集休期间，对工作面正常压注二氧化碳，对集休期间的防灭火起到了重要作用。
4.4 注水
①在开采后，即实施在轨道巷利用预埋设管路将33采区泵房水引入工作面，进行注水防灭火。
②由于3302工作面属仰采，工作面下隅角集中丢煤区进入采空区后，经过大量注水淹没，使部分遗煤彻底解除了自燃威胁。
4.5 喷撒阻化剂
①对工作面两隅角集中丢煤区坚持撒氯化镁，同时洒水，对遗煤进行阻化。
②在自燃发火形势严峻时期，在3302辅助进风巷内安设移动注浆泵，在每天早班，对架后全面插枪压注MgCl2溶液，提高阻化效果。
4.6 注浆
①11月份，利用井上注浆站，每天早班施工注浆4池（40m3），重点利用支管对上隅角集中丢煤区祼露煤体进行洒浆，全面履盖。
②随着采煤工作面推进，利用埋管，采用静压输送的方式向采空区灌浆。
4.7 灌注三相泡沫
①在第二次自燃发火形势严峻，采取停产撤人，工作面两巷风流短路压注二氧化碳措施时，同时在3302轨道巷施工了12个钻孔，在3302运输巷施工了1个钻孔，利用氮气重点向3302工作面72号、69号架后及其它采空区地点压注三相泡沫，在9月26日～10月8日期间共压注三相泡沫90桶，约18吨。起到了较好的效果。
②工作面第二次因自燃发火导致的停工在10月7日恢复通风后，自燃发火情势稳定了20天，于10月31日又出现了升高趋势。在3302轨道巷利用提前施工的6个钻孔，和之前的5#、7#、11#钻孔向3302缩掉后的小面附近采空区压注三相泡沫，在10月10日～10月14日压注三相泡沫12约桶，2.4吨，11月10日～11月15日压注三相泡沫41桶，8.2吨。定点压注的防灭火效果较好，有效的抑制了采空区自燃。
4.8 施工钻孔，定点投放防灭火材料
①在工作面第一次自燃发火封闭前后，在3302轨道巷共施工了19个钻孔。
②在工作面第二次自燃发火形势严峻时，在3302两巷施工了13个钻孔。
③工作面第二次因自燃发火导致的停工在10月7日恢复通风后，在3302轨道巷提前施工了7个钻孔，为以后的防灭火措施落实提供了基础。
④向分析得出的疑似高温点区域施工钻孔，将二氧化碳、三相泡沫、水、浆、普瑞特等防灭火材料向高温区域定点投放，起到了较好的灭火效果。
4.9 气体监测
①开采初期5个月内的正常生产期间，瓦斯检查员每班对工作面检测2次。
②在自燃发火指标气体有升高的趋势时，工作面设专职瓦斯检查员，执行2小时一次的气体检测工作。
③在开区压注二氧化碳期间，由调度室在工作面进风隅角距离底板500mm处，20号、40号、60号支架间、回风隅角在距离底板200mm处安设二氧化碳传感器，实时监控二氧化碳浓度，确保人员安全。
④在密闭压注CO2期间，每班对两巷密闭内气体检测2次、对两巷密闭外气体检测1次，并进行取样，上井色谱分析。
5 投入与效益分析
①经粗步估算，截止到目前，防灭火投入约200～300万元，相对于无综放采煤工艺生产工作面的矿井，投入相对较高。但与枣庄地区同类型综放采煤工艺生产工作面的矿井相比，差别不大。说明综放采煤工艺工作面有产量大、安全高效的优势，同时也具有自燃发火隐患的威胁，也决定了必须进行相应的防灭火投入。
②应该指出，综放工作面的防灭火投入应优先保证，如果因投入不足，导致工作面停产、封闭等带来的损失将是防灭火投入的百倍计算。
[关键词]综放采煤工作面；发火原因分析；综合防治技术；经验
中图分类号：TD753 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0060-02
引言
3302综放采煤工作面开采后5个月内保持了良好的防灭火形势，之后经历了三次自燃发火的紧急势态，通过落实综合防灭火措施，实现了安全生产。为了做好以后的防灭火工作，需要对发火的原因、处置过程中措施效果进行分析，找到了防灭火工作中的不足，总结防灭火工作经验。
1 金庄矿3302综放采煤工作面概况
3302综放工作面所采的3下煤属于Ⅱ类自燃，煤层最短发火期为56天；具有弱冲击倾向性；运输巷埋深为-687.3～-640.7，轨道巷埋深为-713.9～658.6；工作面倾斜长度为138米，走向长度为406米，可采储量为45.1万吨；工作面为仰采工作面，走向长壁布置，后退式开采，采用综采放顶煤工艺，全部垮落法管理顶板，工作面平均煤厚8m，采煤高度2.6m，放煤高度5.4m；工作面通风方式为上行通风，设计工作面风量为677m3/min。
2 开采后5个月内防灭火取得的稳定形势及有效措施总结
2.1 开采后5个月防灭火形势
3302工作面在2015年11月2日开始回采后，1月25日，工作面在回风隅角检测到一氧化碳气体，浓度为3ppm。2月2日在3302轨道巷回风流中检测到一氧化碳气体，浓度为5ppm。通过采取综合防灭火措施，在2月2日～4月11日期间，3302轨道巷回风流中一氧化碳浓度始终保持在3～16ppm之间，从2015年11月2日开采到2016年4月中旬，防灭火工作形势保持了稳定的形势。
2.2 开采后5个月内防灭火的成功经验
①开采初期，加强生产管理，较高的推进度是成功的关键。
②根据工作面下隅角是工作面最低位的特点，采取了在轨道巷利用预埋设管路将33采区泵房水引入工作面，进行注水防灭火，对下隅角开切眼附近遗煤的防治起到了重要作用。
③根據水淹下隅角的因素，工作面初期采用上行通风系统对防灭火比较有利。
④工作面在两巷每隔5-10米施工一道黄泥墙，进风隅角30米范围内全部吊挂挡风帘，同时工作面风量缩至550～600m3/min，减少了向采空区漏风。
⑤坚持向采空区注氮，对采空区遗煤进行惰化对防灭火比较有利。
3 工作面经历的3次自燃发火严峻局面及处置情况
3.1 第一次自燃发火情况及原因分析
3.1.1 发火情况
2016年5月3日，3302工作面出现明显自然发火征兆，早班束管监测报表显示，架间CO浓度达23ppm，并出现C2H6浓度为3ppm。5月5日早班束管监测报表中出现C2H4。5月12日中班回风隅角CO浓度上升至826ppm，C2H6浓度达77ppm，C2H4浓度达64ppm%。显示工作面采空区自然发火加速，情况比较严重。被迫于5月12日对工作面进行了封闭。
3.1.2 发火原因分析
①随着工作面推进，至3月25日上下巷落差达24.8米，因两巷落差较大导致溜子下滑，综采工区采取调采方式进行回采，导致溜子尾滞后溜子头约20米，致使工作面长度增长2.8米，该段综采工区采用单体支柱支护方式进行回采，顶煤无法回收，被丢入采空区。
②3月25日工作面出现宽约18.8米遗煤区域无法回收（掩护支架93、94号架3米，91、92未放净顶煤区3米，2.8米无法放顶煤段、轨道巷自宽段4米，根据未回收的顶煤厚8米和安息角计算约6米），截止到5月5日该区段推进约50米。初步计算采空区此区域丢煤约为7500吨。
③五一放假3天未正常推进，进一步促进了工作面的氧化。
3.2 第二次自燃发火情况及原因分析
3.2.1 发火情况
3302工作面在8月9日启封后转入正常生产，2016年9月5日，在早班束管监测报表中，3302工作面架间CO浓度达19ppm，并出现C2H6浓度为3ppm；9月21日早班束管监测报表中回风隅角CO浓度上升较快，并出现C2H4。9月24日早班回风隅角CO浓度上升至965ppm，C2H6浓度达116ppm，C2H4浓度达45ppm。显示工作面采空区快速氧化阶段。需采取切实有效措施，抑制住上升趋势。经集团领导及防灭火领导小组研究，于9月24日夜班，实施了停产撤人，工作面两巷风流短路，压注二氧化碳灭火的措施。
3.2.2 发火原因分析
①第一次自燃发火的密闭，在8月9日启封后，按缩面改造方案，工作面先向前推进了16米，进行上绳上网，撤架改造结束后，于9月5日继续推进，至9月24日第二次密闭。工作面在47天的时间里推进了55米，远未达到自燃发火期56天的要求。
②由于第一次的自燃发火，采空区曾经自燃的遗煤虽然在第一次密闭启封后，更容易再次复燃。
③由于缩面改造，造成大量顶煤遗留在采空区，加大了治理难度。
3.3 第三次自燃发火情况及原因分析
3.3.1 发火情况
10月7日工作面恢复通风后，10月下旬，3302综放工作面自燃发火情势在稳定了20天后，于10月31日又出现了升高趋势。2016年11月2日，3302工作面早班束管监测监测报表中回风流CO浓度达68ppm，并出现C2H6浓度为16ppm，显示自燃发火趋于加速，需抑制住上升趋势。经研究，采取了以开区压注CO2、压注三相泡沫为主的治理措施，到11月13日早班，束管监测报表中显示回风隅角CO浓度下降至14ppm，C2H4消失，架间CO浓度为0。截止到目前（12月10日），3302回风流CO浓度始终处于0ppm～7ppm之间，防灭火形势稳定。 3.3.2 发火原因分析
①3302原轨道巷做为缩面后的防火巷，在打钻注防灭火材料等施工时，巷道长期采用局部通风，造成3302轨道巷密闭处于正压，与3302采空区的负压区容易造成漏风供氧。
②工作面上、下隅角均存在约6米宽的顶煤不能采出，遗留在采空区，给防灭火治理增加了难度。
③按国家出台的“276天”工作制执行全矿集中休班，对推进度造成影响，对于3次自燃发火不无关系。
4 工作面三次发火处置所采取有效措施及经验总结
4.1 均压通风
①在缩面改造后，把3302辅助进风巷的风门拆除，调整到3302原轨道巷建設，使3302原轨道巷与3302补充轨道巷同为负压侧，减少了采空区漏风。
②在第二次自燃发火形势严峻、停产撤人时，打开了3302辅助进风巷和3302补充轨道巷的风门，使工作面两巷风流短路，使两巷压差大大降低。
4.2 控制漏风
①加强了通风管理，将工作面风量缩至550～600m3/min，采空区漏风相应减少。
②工作面两巷每隔5～10米施工一道黄泥墙。
③轨道巷施工的防灭火钻孔及时进行了封堵。
4.3 压注惰性气体
①坚持向采空区注氮，工作面推进30米后，开始启用注氮气进行防灭火，对采空区遗煤进行惰化。
②在第一次封闭后，大量压注二氧化碳，对于快速灭火起到了主要作用。
③在第二次自燃发火形势严峻、停产撤人时，对工作面进行了大量二氧化碳压注，自9月21日～10月4日共压注二氧化碳12车，约300吨，对于灭火起到了主要作用。
④在11月中旬，工作面回风流一氧化碳气体降至5ppm左右时，坚持了小流量开区压注二氧化碳，自11月2日～12月3日共压注二氧化碳16车，约434吨。使3302工作面自燃发火得到了长期抑制，效果较好。
⑤集休期间，对工作面正常压注二氧化碳，对集休期间的防灭火起到了重要作用。
4.4 注水
①在开采后，即实施在轨道巷利用预埋设管路将33采区泵房水引入工作面，进行注水防灭火。
②由于3302工作面属仰采，工作面下隅角集中丢煤区进入采空区后，经过大量注水淹没，使部分遗煤彻底解除了自燃威胁。
4.5 喷撒阻化剂
①对工作面两隅角集中丢煤区坚持撒氯化镁，同时洒水，对遗煤进行阻化。
②在自燃发火形势严峻时期，在3302辅助进风巷内安设移动注浆泵，在每天早班，对架后全面插枪压注MgCl2溶液，提高阻化效果。
4.6 注浆
①11月份，利用井上注浆站，每天早班施工注浆4池（40m3），重点利用支管对上隅角集中丢煤区祼露煤体进行洒浆，全面履盖。
②随着采煤工作面推进，利用埋管，采用静压输送的方式向采空区灌浆。
4.7 灌注三相泡沫
①在第二次自燃发火形势严峻，采取停产撤人，工作面两巷风流短路压注二氧化碳措施时，同时在3302轨道巷施工了12个钻孔，在3302运输巷施工了1个钻孔，利用氮气重点向3302工作面72号、69号架后及其它采空区地点压注三相泡沫，在9月26日～10月8日期间共压注三相泡沫90桶，约18吨。起到了较好的效果。
②工作面第二次因自燃发火导致的停工在10月7日恢复通风后，自燃发火情势稳定了20天，于10月31日又出现了升高趋势。在3302轨道巷利用提前施工的6个钻孔，和之前的5#、7#、11#钻孔向3302缩掉后的小面附近采空区压注三相泡沫，在10月10日～10月14日压注三相泡沫12约桶，2.4吨，11月10日～11月15日压注三相泡沫41桶，8.2吨。定点压注的防灭火效果较好，有效的抑制了采空区自燃。
4.8 施工钻孔，定点投放防灭火材料
①在工作面第一次自燃发火封闭前后，在3302轨道巷共施工了19个钻孔。
②在工作面第二次自燃发火形势严峻时，在3302两巷施工了13个钻孔。
③工作面第二次因自燃发火导致的停工在10月7日恢复通风后，在3302轨道巷提前施工了7个钻孔，为以后的防灭火措施落实提供了基础。
④向分析得出的疑似高温点区域施工钻孔，将二氧化碳、三相泡沫、水、浆、普瑞特等防灭火材料向高温区域定点投放，起到了较好的灭火效果。
4.9 气体监测
①开采初期5个月内的正常生产期间，瓦斯检查员每班对工作面检测2次。
②在自燃发火指标气体有升高的趋势时，工作面设专职瓦斯检查员，执行2小时一次的气体检测工作。
③在开区压注二氧化碳期间，由调度室在工作面进风隅角距离底板500mm处，20号、40号、60号支架间、回风隅角在距离底板200mm处安设二氧化碳传感器，实时监控二氧化碳浓度，确保人员安全。
④在密闭压注CO2期间，每班对两巷密闭内气体检测2次、对两巷密闭外气体检测1次，并进行取样，上井色谱分析。
5 投入与效益分析
①经粗步估算，截止到目前，防灭火投入约200～300万元，相对于无综放采煤工艺生产工作面的矿井，投入相对较高。但与枣庄地区同类型综放采煤工艺生产工作面的矿井相比，差别不大。说明综放采煤工艺工作面有产量大、安全高效的优势，同时也具有自燃发火隐患的威胁，也决定了必须进行相应的防灭火投入。
②应该指出，综放工作面的防灭火投入应优先保证，如果因投入不足，导致工作面停产、封闭等带来的损失将是防灭火投入的百倍计算。