摘 要：通过对201综放工作面火情及发展态势的分析，准确判断出来火源的位置，采用二氧化碳灭火措施，保证了矿井安全生产。对煤矿火灾治理及安全开采有一定的借鉴作用。
关键词：煤矿；火灾治理；安全开采；研究
一、概况
襄垣故县联营煤矿属低瓦斯矿井，生产能力为600Kt/a。主采3号煤层，埋藏深度较浅，距地表150m左右，地表漏风情况较严重。3号煤层为特低硫、低灰、高热值的瘦煤。
201综放面东为已封闭的井田边界探巷，西为202准备工作面。工作面长126m，走向长553m。该工作面投产于2008年12月1日，截至2009年6月29日发现火情之时，工作面推进320m，距停采线尚有233m。
二、201综放面火情及发展趋势
2009年6月29日，监测201综放面上隅角CO浓度为18PPm，瓦斯浓度为0.56%。至7月7日，CO浓度上升至35PPm，在9天内递增17 PPm。但是未见烟雾和明火，说明采空区内遗煤处于氧化自燃阶段，而未进入燃烧阶段，必须采取有效措施进行处理。
三、发火原因及火源位置的判断
1、发火原因
根据山西省煤炭工业综合测试中心检验报告，3号煤层煤样吸氧量为0.9447ml/g，自燃倾向性鉴定等级化为III类，属不易自燃煤层。但是不易自燃煤层并不等于不自燃煤层，亦有自燃的可能性，因此判断该处CO浓度升高，最有可能是开采之后采空区封闭不严，处于漏风状态，201综采面采空区遗煤自燃发火所致，是煤炭氧化自燃的结果。
2、火源位置的判断
（1）在202准备面回风顺槽对应于201综采面起沿采空区布置3个钻孔（见附图），孔径56mm，孔间距30m。采用真空泵取气样进行化验分析，分析结果表明，1、2、3号孔一氧化碳、乙烯、乙炔分别为0.003265%、0.002497%、0.001623%，完全可证实靠进风顺槽的采空区内无火情。上列乙烷分析数值为煤体内所含的固有成分，不是氧化自燃的产生物。
（2）从201综放面靠近回风顺槽上隅角起沿工作面并向进风顺槽布置测点，分别测定了CO浓度，检测结果列于表3。检测结果表明，上隅角CO最高浓度为38ppm，第2架处18ppm，第5架处4 ppm，第12架处0PPm，从第12架直至第83架均为0PPm。测得CO的范围仅为从上隅角起第12架止，其间距为18m。
由此可以得出如下结论：采空区进风顺槽一侧及中部均无火情，从上隅角起第12架止，CO浓度递减幅度很快，因此断定火源位于采空区回风顺槽距采面数十米处。目前仍处于氧化自燃的初期阶段，尚未进入急剧氧化自燃阶段。
四、防灭火方案确定
根据本煤矿井下采空区遗煤氧化自燃情况，选择具有更好的仰爆效果二氧化碳灭火技术措施。
防灭火设备选用ZR1000型二氧化碳发生器，它的额定产气量为1000m3/h，纯度为98%，可以连续制气。
设备制气用原材料有高浓度硫酸和碳酸氢氨，两种原料在发生器内通过化学反应而产生二氧化碳气体。硫酸选用工业用硫酸，其浓度要达到93%以上；碳酸氢氨选用农业用化肥，要选购白色粉末装状的。硫酸和碳酸氢氨两种材料的配比应为1.0：1.6。
发生器内产气压力可达到0.5Mpa,靠产气自身压力并通过现有直径为75mm的压风管路将二氧化碳连续不断地送入预先确定的区域内，以达到防灭火的目的。
压风管路的末端位于上隅角以里5m,而疑似火源点距采面至少有几十米或上百米，因此，通过压风管路注入二氧化碳的全部或绝大多数不能波及到火区内，立即泄露于工作面并将通过回风顺槽排走，因此当前暂时不可能获得灭火效果。但是，随着工作面的向前推移，惰气释放口距工作面越来越远，注入的二氧化碳在采空区内波及的范围将越来越扩大，势必逐渐地进入缓慢态势，进而使二氧化碳的灭火效果更为明显。
五、灭火安全措施
综放面上隅角CO最大浓度为35 PPm，且涌出范围较小，仅在从回风顺槽起沿工作面第12架之间涌出，其涌出范围仅为12m。为此采取如下灭火安全措施：
（1）确保工作面生产用风量。采用风量调节的方法，保证201综放面所需风量，工作面生产用需要风量暂定为900m3/min。
（2）用风障稀释上隅角CO浓度。在工作面对应于上隅角的位置挂风障，让风流进入上隅角内稀释CO气体，以利于降低CO浓度。
（3）工作面实施正压通风。在进风顺槽距工作面100m处安设两台局部通风机，并通过风筒将新鲜风流送入工作面。与此同时，在风机以里适当位置设两道增阻升压风门，两道门间距为5m，但要在门的下方对准胶带机预留出煤口。另外，在回风顺槽距工作面100m处安设两道风窗，作为调节风量和升压。
正压通风用局部通风机共两台，其型号和额定风量分别为：FBDN05.6/2*11型风机，380m3/min；FBDN056.5/2*22型风机，550 m3/min。两台风机并联运行，风量之和为930 m3/min，基本上能够保证上产用所需风量。
采取上述措施后可实现工作面正压通风，提高工作面的风压，强制让流经火区的漏风道风流反向，防止火灾气体流向工作面。
（4）二氧化碳防灭火。通过回风顺槽压风管路进行二氧化碳灭火，随着工作面的推进，其灭火效果将会越来越好。
（5）利用原回风顺槽报废巷排CO和CH4。在回风顺槽距工作面十多米处起向原回风顺槽（已报废巷）开掘一条横贯巷道，其长度约30m左右，将综放面回风顺槽与报废巷贯通。其目的是：当综采面推进到横贯巷道以后，工作面上隅角内的大部分CO和CH4将顺着横贯和废巷顺槽流入总回风巷道里，其结果使工作面上隅角CO和CH4大幅度下降，矿工免受CO和CH4有害气体的危害。
（6）实施阻化剂防火。阻化剂原料选用氯化钠，其水溶液浓度取15%。阻化剂水溶液箱将安放在进风顺槽或回风顺槽的适当位置，通过与箱体连接的高压胶管输送阻化剂水溶液，最后由高压枪经雾化喷射。阻化剂防火作业紧跟随放顶煤工序，对放顶煤后的采空区跨落带进行全发方位喷射，并对工作面进、回风侧两个端头亦进行全方位重点喷雾。
（7）束管监测。为了实时跟踪监测综放面上隅角的CO浓度，从回风顺槽入口起沿着该顺槽至工作面上隅角铺设束管。铺设束管时，要求把束管放入在钢管内，以达到保护束管的目的。
（8）防止地面漏风。3号煤层埋藏深度地表较浅，该煤层被开采后在其上部地表面将形成塌陷区，新鲜风流将通过该裂缝、裂隙带进入井下采空区内，并起到采空区内遗煤的氧化自燃作用。为防止上述现象的出现，由矿防灭火负责组织巡回探查队，对塌陷区地表进行每日巡回探查一次，当发现裂缝、裂隙带就立即填堵填平，以防漏风。
六、结论
通过以上方法和措施，201综放面不仅有效地控制了火灾，顺利推进了整个工作面，保证了煤矿正常的生产。本文作者通201综放工作面的灭火，提出了治理矿井综放工作面上隅角及采空区发生自燃发火比较经济、实用的办法，而且在火灾治理中总结了很多值得推广的经验和技术，也为治理这类火灾方法的改进提供了可靠的科学依据。
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