闫玉山 张 震

（兖煤菏泽能化有限公司赵楼煤矿，山东 郓城 274700）

1 矿井概况

赵楼井田位于巨野煤田的中部，北距郓城县城约22 km，东距巨野县城西约13 km。井田大部分面积在郓城县境内，南部小部分在巨野县，地 理 坐 标：东 经115°47′30″～115°59′00″，北 纬35°21′30″～35°27′00″，行政区划归郓城县、巨野县管辖，隶属兖煤菏泽能化有限公司。赵楼煤矿于2005年1月16日开工建设，2009年3月28日联合试运转，设计生产能力为300万t/a，2020年核定生产能力336万t，服务年限42.9 a。矿井采用立井单水平开拓方式，主采3煤，生产水平为-860 m，五采区、七采区为生产采区。矿井现共有2个采煤工作面、8个掘进工作面，其中煤巷掘进工作面4个，岩巷掘进工作面4个。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式。矿井布置3个井筒，其中主井、副井进风，中央风井回风。

初期主采3煤，2018年4月，经山东鼎安检测技术有限公司煤自燃倾向性鉴定，3煤为Ⅱ类自燃煤层，最短发火期为55 d。

2 5310工作面停采概况

2.1 基本情况

5310综放工作面是五采区北翼首采工作面，工作面标高-777～ -873 m，平均-825 m，埋深平均-869.38 m，煤层厚度为2.5～8.2 m，均厚5.9 m，煤层倾角3.6°～18.4°，平均9.5°。工作面推进长度637.2 m，面长230.0 m，可采储量100.1万t。

2.2 停采情况

5310综放工作面停采线煤层厚度为4.2～7.9 m，平均厚度6 m。工作面严格沿煤层底板推进，严禁留底煤，面内与两顺槽顶底板顺平。工作面支架顶部煤层厚度在1.1～4.2 m，顶煤破碎，裂隙发育，自燃危险性较大。煤层赋存情况如图1。

图1 5310停采工作面停采线实测剖面图

3 煤层自然发火分析

工作面停采后，受断层条件影响，工作面全部顶板区域存有丢煤，工作面平均煤厚6.4 m，后部采空区遗留破碎煤体，极易造成煤体氧化升温自燃。

工作面采空区采用全部垮落法控制顶板，采空区浮煤及矸石垮落较为严实，浮煤氧化的热量不易散发，导致热量集聚，温度升高，从而引起遗煤自燃。

5310综放工作面末采期间推进速度十分缓慢，远远超过采空区浮煤的自燃发火期，为采空区内遗煤氧化聚热提供了充足的时间。

4 综合防灭火措施

4.1 停采前防灭火措施严落实

（1）工作面两顺槽距停采线30 m、15 m、5 m处分别埋设一路Ф108 mm注浆管和束管，靠帮距离顶板下300 mm处敷设好，采取措施防止破坏。

（2）距离停采线12 m位置开始向架顶敷设金属柔性风筒布网，防止架间漏矸同时减少采空区漏风。距离停采线20 m期间两顺槽隅角每隔5 m各施工1道煤袋隔离墙，加强隅角封堵杜绝漏风。对隔离墙垛之间充填LFM发泡水泥。

（3）严格工作面两顺槽隅角和每10组支架安设一组束管，束管深入至风筒布网内，束管端头做好标记并用堵头堵好。

4.2 通风和降温系统动态管控

（1）通防工区淘汰以往停采工作面两隅角煤袋隔离墙充填LFM新型材料的封堵漏风方式，采用工作面进风隅角剪网掏槽、构筑板闭鱼鳞搭接、充填LFM新型材料、压注凝胶等方式实现停采工作面进风隅角零漏风。

（2）工作面停采后，通防工区通过调节通风设施，将工作面风量调整在910～1050 m3/min，工作面及两顺槽温度、风速适宜，职工工作中普遍感觉较为舒适。

（3）支架回撤过程中，两顺槽提前安设局部通风机及空冷器，通过局部通风机、空冷器风流梯度降温，由进风流25.2 ℃降至21.3 ℃，大幅度降低作业地点及浮煤冒落区的风流温度，对防灭火工作较为有利。

4.3 注胶防灭火管理精益求精

（1）优化注胶工艺，5310工作面支架注胶钻孔施工布置图如图2。

图2 5310工作面支架注胶钻孔施工布置图

（2）使用先进液压双液注胶泵机械化设备，开展“远距离、大流量、快速度”注胶工艺研究，有效提高工作面架后煤体注胶效率。工作面注胶后，松散煤体得以包裹凝胶，煤体表面较为湿润，注胶效果较好。液压双液注浆泵如图3。

图3 2ZBYSB9.0～2.4/1～18-18.5型液压双液注浆泵

4.4 工作面精准防火预测预报

（1）支架停采后，通过每隔10组支架安设束管，进行每2 d束管球胆取样，利用JSG-7色谱仪化验分析，综合研判支架顶板、架后煤体实况，根据分析结果采取相应措施，切实杜绝隐患点高温隐患。球胆取样分析日报表及汇总图如图4。

图4 球胆取样分析日报表及汇总图

（2）5310两顺槽回风流分别安设CO传感器，定期标校，确保传感器灵敏可靠，准确实时反映回风流气体情况。通过KJ95X安全监控系统GIS平台，可通过Web方式的GIS图形显示系统中各类实时动态数据及设备状态，风速、瓦斯、一氧化碳、温度等各种实时监测的数据一目了然，为值班人员调度现场气体情况提供科学依据，如图5。

图5 KJ95X安全监控GIS平台观测图

（3）利用国内先进的YRH310/YRH330 矿用本安型热像仪，采用非制冷焦平面红外探测器，用于煤矿井下非接触测温、热成像。定时对5310工作面支架进行架前、架后非接触测温拍照，上井汇总后分析，采取针对性处理措施，如图6。

图6 矿用本安型热像仪测温成像图

（4）利用井下防爆手机进行工作面支架注凝胶效果拍照录像，全方位无死角排查支架注胶效果，细排查、严落实、强管理，确保5310防灭火最终效果。

5 效果分析

结合矿井的实际情况提出并实施了5310工作面停采撤架期间的综合防灭火措施，严格坚持停采前防灭火措施严落实、通风和降温系统动态管控、注胶防灭火管理精益求精、工作面精准防火预测预报等多项举措，进行有针对性防灭火处理。工作面实施综合性防灭火措施后，CO始终保持在较低浓度，保证了工作面100余个支架安全撤出，避免了煤炭自然发火被封面的情况，实现了安全生产。

6 结语

紧密结合5310工作面生产和停采撤架实际，经过认真研究论证和实施综合防灭火措施，形成了高地温托厚顶煤自燃煤层停采工作面智能化防灭火工艺研究与实践成果，有助于提高工作面回撤时的防灭火有效性和安全系数，对于类似煤炭自燃火灾的防治具有较好的借鉴应用价值。