蒋志龙

（山东兖州大统矿业有限公司，山东 济宁 272100）

1 矿井概况

杨庄煤矿位于兖州煤田西北边缘，分别与东部的兴隆庄井田和南部的杨村井田相邻，现开采二叠纪3 煤层，复采九采区。受当时开采条件的限制，九采区3 煤层近8 m 厚的煤层只沿煤层底板采出了约2 m 厚煤炭，剩余约6 m 厚的煤炭全部遗留在采空区，存在自然发火隐患。九采区煤尘爆炸指数36.92%，属自燃煤层，自然发火期3～6 个月，低瓦斯矿井，地温23 ℃，采深260～350 m。

2 掘进工作面情况

F9305掘进工作面整体位于9311采空区下方（如图1），两顺槽及切眼均沿底布置，其中：F9305轨道顺槽全长709.92 m，松散煤体下掘进长度约为660 m，其余为实体煤中掘进。F9305 运输顺槽全长723.7 m，为实体煤中掘进。F9305 切眼全长90.64 m，为实体煤中掘进。

图1 F9305 工作面两顺槽位置关系示意图

3 自然发火隐患分析

（1）F9305 轨道顺槽在9311 采空区松散煤体中掘进，9311 工作面回采期受断层影响分两个块段进行回采，两个块段之间留有约22 m的未采动区域。由于原9311 工作面采用悬移支架，回采设备落后，煤炭回收量较小，造成采空区遗留的破碎煤体较多。后期掘进期间受围岩应力变化及矿山压力影响，遗留煤体进一步破碎且存在漏风通道，管理不善，极易造成施工巷道及相邻采空区遗煤自然发火。

（2）F9305 运输顺槽在实体煤中掘进，巷道前进右帮与9311 采空区之间留有约6 m 的煤柱，受矿山压力影响，煤柱产生裂隙，存在漏风通道，不利于巷道掘进期间的防灭火安全。

4 防灭火监测管理

（1）F9305 轨道顺槽共布置11 个监测探孔（如图2），探孔与水平呈20°～30°的夹角，深度不小于6 m。

（2）F9305 运输顺槽共布置四个监测探孔（如图2），以上探孔均在巷道右帮约中间位置垂直打设，深度以进入9311 采空区为宜。

图2 F9305 工作面两顺槽监测探孔布置示意图

（3）防灭火监测措施

① 探孔打设完毕后及时安设套管，套管采用6分、4 分或2 分钢管加工，长度根据孔深决定，套管采用管箍接力安设，套管最前端做成尖状且花管长度不低于0.5 m。套管安设完毕后安排人员在套管内安设一根束管，束管与管壁和套管与煤壁的接触部位必须用黄泥或水泥封严，引出的束管固定于巷帮，末端折弯防止漏气。

② F9305 两顺槽及切眼在掘进期间如巷道顶帮出现片冒严重（深度超过1 m）或其他特殊地质构造时，应对以上区域的CH4、CO2、CO、温度等情况进行检测，异常及时增加探孔数量或采取其他有效的防灭火措施。

③ F9305 工作面掘进期间打设的防灭火监测探孔根据CO 数值调整检查周期，具体为：CO＜1×10-4，每周检查一次；1×10-4≤CO ＜2×10-4，每天检查一次；CO ≥2×10-4，每班检查两次并及时采样分析，检查内容包括一氧化碳、氧气、瓦斯、二氧化碳。

④ F9305 轨道及运输顺槽自然发火观测点设在施工巷道内，距掘进巷道全风压回风口10～15 m 处。每周检查一次CH4、CO2、CO、温度等情况。

5 掘进期间防漏风管理

5.1 喷浆或喷涂LFM 防灭火材料堵漏

（1）F9305 轨道顺槽顶帮全部进行喷浆或喷涂LFM防灭火材料（喷涂型），喷厚以覆盖金属网为宜，以提高封闭效果，喷浆或喷涂LFM 防灭火材料（喷涂型）工作滞后迎头不得大于50 m。

（2）F9305 运输顺槽及切眼掘进期间如顶帮破碎片冒严重（深度超过1 m），对片冒区域进行充填LFM 防灭火材料（充填型），充填完毕后表面喷浆或喷涂LFM 防灭火材料（喷涂型），喷厚以覆盖金属网为宜。

（3）F9305 工作面掘进期间必须做好相邻采空区密闭墙防漏风管理，每周巡查密闭墙完好情况并利用压差计监测密闭内外压差状况，发现密闭损坏或漏风加剧时必须汇报通防部门，及时修补密闭墙或重新抹皮，墙体受压力破坏严重时必须对墙体周围煤体进行注胶或喷浆、喷涂LFM防灭火材料堵漏，必要时重新选择位置增补一道密闭，进一步增加密闭墙的气密性。

5.2 胶体堵漏

（1）特殊地点胶体堵漏

在F9305 轨道顺槽四处特殊地点（9311 外面开采线、停采线及9311 里面开采线、停采线，如图3）前后约1 m 范围内分别打设一排注胶钻孔，每排注胶钻孔布置六个，具体为：

① 在巷道两肩窝向巷中1～1.2 m 范围内垂直于顶板各布置一个注胶钻孔，钻孔深度不小于2 m。在巷道两肩窝与水平呈30°～45°夹角各布置一个注胶钻孔，钻孔深度不小于6 m。在巷道两帮距顶板向下不大于1.2 m 垂直各布置一个注胶钻孔，深度不小于6 m。

② 钻孔打设完毕后根据孔深安设注胶管，注胶管采用6 分或4 分钢管，管口加工螺纹，长度较长的注胶管采用管箍接力安设，注胶管外漏距网面约15 cm，注胶管与煤壁之间的缝隙用黄泥或水泥封堵严实，注胶管口未注胶前用旧风筒布或编织袋包裹。孔深2 m 的注胶管花管长度不小于1 m，孔深6 m 的注胶管花管长度不小于4 m。注胶管安设完成后，由巷道施工单位先压注LFM 防灭火材料（充填型），随后再压注水玻璃凝胶，原则上每孔LFM防灭火材料（充填型）及水玻璃凝胶的压注量以管路起压或跑漏严重为准，特殊情况压注量根据实际进行调整。

（2）其他地点胶体堵漏

除以上特殊地点外，松散煤体段的其他区域也要进行注胶堵漏（图3），以便增加巷道顶帮气密性，降低漏风强度，具体为：

图3 F9305 工作面轨道顺槽胶体堵漏范围示意图

① 从F9305 轨道顺槽开门口向里（15±1）m布置第一排注胶钻孔，每排注胶钻孔布置四个。

② 在巷道两肩窝向巷中1～1.2 m 范围内垂直于顶板各布置一个注胶钻孔；在巷道两帮距顶板向下不大于1.2 m 垂直各布置一个注胶钻孔，以上四个钻孔深度均不小于2 m。

③ 后续每隔不大于3 m 按上述要求依次布置下一排注胶钻孔，直至9311 里面开采线处停止。

④ 钻孔打设完毕后安设2 m 的注胶管（注胶管采用6 分或4 分钢管，管口加工螺纹），花管长度不小于1 m，注胶管外漏距网面约15 cm。注胶管与煤壁之间的缝隙用黄泥或水泥封堵严实，注胶管管口未注胶前用旧风筒布或编织袋包裹。注胶管安设完成后，由巷道施工单位压注水玻璃凝胶，原则上每孔水玻璃凝胶的压注量以管路起压为准，跑漏严重时应先压注LFM 防灭火材料（充填型）再压注水玻璃凝胶，特殊情况压注量根据实际进行调整。

（3）其他地点注胶钻孔与特殊地点注胶钻孔每排的间距不得大于3 m。

（4）以上防灭火注胶孔后续注胶期间可能堵塞监测探孔，堵塞后应及时将监测探孔冲开或根据实际重新补打。

（5）注胶钻孔的打设和套管安设应在巷道支护期间完成，注胶工作在巷道顶帮喷浆或喷涂LFM防灭火材料（喷涂型）工作完成后进行，注胶工作滞后迎头不得大于100 m。

6 应急防灭火安全管理措施

6.1 自然发火指标性气体的确定

（1）一氧化碳。根据鉴定报告确定以CO 作为指标性气体，CO 出现表明测试煤已经开始氧化，其出现临界温度为66.1 ℃，检出浓度为1.8×10-7；煤温超过60～70 ℃后一氧化碳产生率、耗氧速度和升温速度均加快。如果发现CO 浓度超过0.002 4%且其含量继续呈上升趋势时，要及时汇报矿有关部门并查找原因进行防灭火处理。

（2）乙烯。根据鉴定报告C2H4出现且变化速率明显加快是煤进入加速氧化阶段的标志，其出现临界温度为115.0～142.5 ℃，检出浓度为3×10-8，此时应该采取积极的防灭火措施。

（3）C2H4/C2H6比值峰值的出现是煤进入激烈氧化阶段的标志，其峰值出现的温度为287.0 ℃左右，对应C2H4浓度为1.71×10-5，C2H6浓度为3.98×10-6，C2H4/C2H6可作为判别煤反应程度的辅助指标。

（4）巷道施工期间自然发火指标性气体预测预报见表1、表2。通防部门管理人员要及时查看对比气体监测及分析数据，发现问题，及时查明原因，进行处理。

表1 巷道回风流自然发火指标性气体预测预报表

表2 巷道煤体钻孔内自然发火指标性气体预测预报表

6.2 加强检测处理

（1）如施工期间经检测探孔内CO 浓度达到2.4×10-5～2×10-4时，说明附近存在自然发火隐患，必须立即查找隐患进行处理。

（2）经检测探孔内CO 浓度达2×10-4～5×10-4时，或经分析发现C2H6、C2H4、C3H8、 C2H2等自然发火标志性气体时，说明自然发火隐患升级，随时有出现明火的可能，此时必须立即停止生产，进行防灭火处理。

7 结语

通过以上各项防灭火技术方案和措施的落实，F9305 两顺槽掘进期间温度、气体正常，未出现自然发火隐患，保证了矿井的正常生产和接续，并为今后工作面巷道沿松散煤体中掘进提供了可靠的技术支撑和经验借鉴。