席敦刚 王志宝 闫春来

（山东省兖州市大统矿业有限公司，山东 兖州 273100）

1 概述

星村煤矿3306 工作面因智能化改造计划春节放假常规停工12 d，后因突发疫情影响停工10 d，停采总时间22 d。停工期间工作面煤体破碎，采空区、顺槽顶煤、支架上方煤体存在自然发火重大风险。

该矿在汲取以往综放工作面停工防火处理经验基础上，采取强化常规防火措施、风险因子积聚重点区域全面治理后封闭注氮的方式，配以均压等辅助手段有效解决了长期停工期间自然发火重大隐患。

2 长期停工工作面自然发火重大风险分析

2.1 风险分级

根据《煤矿安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制实施指南》（DB37/T 3417-2018）对风险进行分级管控。

按照风险矩阵分析法（如图1），通过分析风险发生的概率、特征、损坏程度等技术指标，由风险发生的可能性和可能造成的损失评定分数，进而确定相应的风险等级，其计算公式为：

R=L×S

式中：R表示风险度；L表示危险事件发生的可能性；S表示危险事件可能造成的损失。

根据以上叙述结合风险矩阵图（图1），风险等级确定：长期停工工作面自然发火为重大风险。

图1 风险矩阵图

2.2 重大风险分析

根据工作面停工的现状，长期停工期间自然发火风险因子积聚位置主要为支架上方破碎煤体、采空区遗煤、两顺槽破碎顶煤。针对不同的风险因子积聚地点采取针对性措施进行管控自然发火重大风险。

3 长期停工工作面自然发火重大风险对策研究

3.1 技术措施研究

根据重大风险分析结果确定长期停工期间自然发火风险因子积聚位置主要为支架上方破碎煤体、采空区遗煤、两顺槽破碎顶煤。针对以上重点位置采取针对性技术措施，主要从强化常规防灭火措施、重点区域全面处理、封闭注氮、均压四个技术措施方面来控制自然发火重大风险。强化常规措施可以有效地强化处理重点防火区域；重点区域全面处理可以确保不遗漏任何一个可能发生隐患的地点，达到全面治理的目的；封闭注氮有效地减少了采空区漏风，封堵漏风通道，降低采空区温度；均压进一步控制漏风通道，保证采空区始终处于均压的状态下。以上四个方面的综合运用有效地控制了自然发火的三要素，作用显著，效果明显，确保自然发火隐患消灭在初期。

3.2 强化常规防火措施

（1）停工前一个月每周两次注防火剂或注浆，每次注浆量不少于100 m3，注浆出口根据束管分析结果进行调整与确定，同时不注浆时注氮气对采空区遗煤进行处理，降低采空区氧气浓度。

（2）缩短预埋管路间距，由不大于30 m 调整为不大于20 m，且停工前30 m 管路增设沿工作面敷设的多出口注浆管一路。

（3）每天对采空区、回风隅角、回风流、支架每隔10 架采样分析一次。

（4）缩短采空区束管埋设间距，由≤20 m 调整为≤10 m。

3.3 风险因子积聚重点区域全面处理

（1）两顺顶板煤体全面进行超前防火处理，延缓煤体氧化，重点对破碎区域进行反复压注凝胶。

（2）停工后两顺施工隔离墙，减少采空区漏风。停止移架后对两顺顶板、工作面1～10#煤体破碎区域支架架前、架间及架后施工防火钻孔压注防火材料，延缓支架上方、架后煤体氧化。

（3）停工期间根据束管分析报表选择性注氮气、阻化泡沫对采空区处于氧化自然带区域的遗煤进行处理。

3.4 封闭后注氮

（1）根据工作面现状，采取轨道顺槽在集控室以里、运输顺槽在防火门墙处施工板闭的封闭方式，封闭前溜尾预留注氮管路，封闭后利用溜尾附近预留的管路注氮降低封闭区氧气浓度，消除工作面自然发火隐患，为复工后工作面回采创造有利条件。

（2）每天取样分析一次，查看封闭区域内气体变化情况。

（3）根据束管分析结果内的氧气浓度变化情况及时调整注氮量。

3.5 均压

均压是一种有效地减少采空区漏风、降低自然发火风险的重要手段。根据工作面通风系统现状，以减少采空区漏风、为作业人员创造良好工作环境为目的，调整工作面运煤巷风门，未封闭注氮前风量调整为正常生产期间的二分之一，封闭期间风量尽可能在满足最低风速的要求下往下调整。

4 效果分析

3306 工作面经历了停采进行智能化改造、疫情期间封闭和启封、恢复生产的过程，分别采取了不同的防火措施。

（1）停工后未封闭前，回风隅角、回风流一氧化碳气体浓度稳定呈下降趋势；运顺采空区一氧化碳、氧气浓度下降，氧气浓度降至10%以下；进风隅角一氧化碳，存在间歇性超限现象，轨顺采空区一氧化碳上升，个别束管监测点超过100 ppm。

（2）工作面停止生产后，工作面及两顺采空区气体相对稳定，运顺采空区氧气浓度升高、一氧化碳浓度降低；轨顺采空区氧气浓度较低，进风隅角氧气低于7%；工作面架间钻孔一氧化碳浓度较高，24～25、34～35、44～45、54～55 号架架间钻孔分析一氧化碳浓度都超过500 ppm，工作面一氧化碳气体总量不大。采取架前、架间钻孔全面注凝胶处理，架间一氧化碳浓度下降并趋于稳定。

（3）工作面进行封闭，轨顺在集控室以里、运顺在防火门墙处施工板闭，采取注氮抑制自然发火，并根据检测结果调整了注氮出口、流量和时间，工作面一氧化碳气体先上升后下降。束管采样分析数据与监控系统监测数据相差较大，束管铺设距离长、采样等因素影响束管采样分析数据存在误差。

（4）工作面恢复正常生产后回风隅角、回风流一氧化碳气体浓度稳定呈下降趋势；运顺采空区一氧化碳浓度有所上升；进风隅角一氧化碳，存在间歇性超限现象；轨顺采空区一氧化碳先上升后下降，氧气浓度变化较大。整体分析无自然发火隐患。

5 结论

（1）长期停工综放工作面根据不同风险因子积聚点采取针对性措施是有效的，最经济安全有效的方式需要结合工作面的实际情况、地质条件、煤体破碎程度、矿井最短自然发火期等参数来确定。

（2）注氮可以有效地抑制采空区氧气浓度，从而从根本上消除自然发火隐患，氧气浓度的高低直接决定了自然发火的危险程度。

（3）均压是自然发火防控的一大重要手段，简单均压从自然发火的三要素上“持续的通风供氧条件”进行了有效控制。