不易自燃煤層綜放工作面特殊時期防火綜合治理技術
3101綜放工作面采用傾斜長壁綜采放頂煤一次采全高開采，工作面走向長度為910 m，傾斜長度為150 m，平均煤厚7.8 m，煤層傾角10º~25º，地質儲量為136萬t，可采儲量為108.8萬t。煤層標高為-270~-418 m，埋藏深度496~615 m。2004年7月鑒定，該工作面煤層為不易自燃煤層，最短自然發(fā)火期為70 d，煤塵爆炸指數(shù)為15.87%。
3101工作面為三水平首采工作面，采用U+L型通風方式，上順槽用U型棚支護，下順槽和泄瓦斯巷采用工字鋼T型棚支護，該工作面于2003年12月開始回采。
2 工作面特殊時期自然發(fā)火隱患及原因分析
2.1 工作面特殊時期自然發(fā)火隱患
3101工作面于2004年4月15日回采過程中工作面中部遇斷層，經地質部門分別從3101工作面和3101回風巷進行探測，該斷層落差10 m，隨工作面推進寬度逐漸增大，最大時在工作面內連續(xù)長度達40 m，該斷層走向長度約140 m。工作面見斷層后對巖石段被迫采取放炮破巖，此時工作面已推進100 m。2004年5月5日通風區(qū)進行防滅火預測預報期間，發(fā)現(xiàn)3101采空區(qū)后部的泄巷橫川和上順槽橫川密閉內均不同程度出現(xiàn)CO氣體，濃度分別為0.003 1%、0.007 2%，2004年5月16日3101上順槽橫川密閉內CO上升至0.015%，工作面上隅角網內也檢查出高濃度CO氣體，濃度0.018%，為及時治理工作面自然發(fā)火隱患，立即對工作面采空區(qū)實施邊疆注漿，但CO仍曾上升趨勢，7月12日經檢查化驗，工作面CO氣體范圍擴大，上隅角、上順槽橫川密閉、工作面90#架后、上順槽均出現(xiàn)CO氣體，濃度分別為：0.06%、0.08%、0.042%、0.002 2%。同時3101工作面后部的泄巷橫川密閉內檢查出高濃度CO，濃度為1.84%。工作面出現(xiàn)嚴重的自然發(fā)火隱患，回采過程中隨時都有被迫封閉的可能。
2.2 發(fā)火原因分析
分析認為，3101綜放工作面的發(fā)火原因為：
?。?）工作面過特大斷層期間，推進速度減慢，特別是2004年7月份月推進距離不足20 m，使采空區(qū)自然帶寬度擴大；
?。?）工作面過特大斷層期間，由于地質因素，采空區(qū)遺留大量殘煤；
?。?）工作面回采期間上順槽淤煤積水較多，清理難度大，加之上順槽壓力大，造成巷道斷面最小處不足2 m2，上順槽被迫安排膠帶輸送機當班人員清理淤煤，上下順槽通風壓差大；
?。?）3101采空區(qū)后部的3101原進支架橫川密閉段回采前替棚期間出現(xiàn)高冒區(qū)，回采過程中形成漏風通道；
?。?）3101工作面初期-270 m膠帶進風巷由于工作面采過后封閉不嚴、密閉受壓嚴重，造成向采空區(qū)漏風供氧；
?。?）工作面內巖石段推過后，未及時垮落形成漏風通道。
針對以上情況經綜合分析認為，主要是采空區(qū)存在漏風通道，特別是過特大斷層期間，采空區(qū)丟煤較多，推進速度減慢，氧化帶窒留時間長，加之上順槽斷面太小，上下端頭壓差較大，致使工作面采空區(qū)出現(xiàn)嚴重的自然發(fā)火隱患。
3 自然發(fā)火隱患的綜合治理
3.1 羅克休泡沫新型防滅火材料封堵漏風及密閉高冒段堵漏
一是在3101進支架橫川密閉外向正上空頂處布置12個1~2 m長的鋼管，對高冒處實施噴漿后利用預埋鋼管實施注羅克休，將3101進支架橫川密閉外口 正上方大面積高冒區(qū)進行徹底堵漏封堵；二是對3101進支架橫川、3101上順槽橫川、3101高抽巷、3101泄巷橫川密閉分別進行了噴漿，同時分別在3101采空區(qū)后部各密閉外1 m處釘設1道臨時板墻，對原密閉和臨時板墻之間的空間實施注羅克休充填加固，杜絕漏風；三是在3101工作面下隅角利用直管向3101采空區(qū)實施注羅克休堵漏，材料比例為羅克休樹脂：羅克休催化劑為4:1；以上地點共注羅克休材料約6 t。對所有漏風源進行了徹底封堵。
3.2 采空區(qū)注凝膠 復合膠防滅火治理
即從3101工作面后部的原進架橫川、泄巷橫川、上順槽橫川分別向采空區(qū)集中注凝膠，共注玻璃水約20 t。另由抽放隊利用ZY-150鉆機從二進風巷的3個地點分別打鉆至3101進支架橫川內的里段、中段和外段密閉處，利用膠體的凝固特性，分別對巷道、密閉周圍進行封堵加固堵漏，消除漏風防止自然發(fā)火。
3.3 利用FSA MEA新型防滅火材料堵漏 阻燃治理發(fā)火隱患
（1）實施3101采空區(qū)注MEA方案。即：在3101工作面下順槽設1臨時注MEA泵站，將MEA和水按5%的比例配成阻化劑。用泥漿泵加壓后，通過泥漿泵管路與采空區(qū)預埋注MEA管理聯(lián)通，自下隅角開始40 m范圍內噴灑阻化劑，每5架為1個噴灑點，每點噴灑時間為15~20 min，下隅角噴灑時間為30~40 min，利用工作面微量漏風使MEA進入采空區(qū)，使采空區(qū)后部形成1條防滅火阻然帶。起到阻止采空區(qū)遺煤自然的作用。
?。?）在-270 m膠帶巷尾原密閉外2~3 m處打設1道煤袋墻（將碎煤與FSA混合后裝袋），并在兩密閉中間留設1趟注漿管，進行注漿，使其充分混合，起到封堵漏風的作用。
3.4 均壓措施
?。?）單調壓氣室-連通管閉區(qū)均壓。即在3101抽排巷原永久密閉久新建1道高質量密閉墻（保證調壓氣室的氣密性），與原密閉墻之間形成1個單獨的調壓氣室，同時從調壓氣室內敷設2根裝有調節(jié)閘門的Φ5 mm 金屬管至火區(qū)進風側，調節(jié)閘門安設在距調壓氣室2~4 m處，調壓管內若壓力較小，可在調壓管進風側設置通風設施實施增阻，以增加管內壓力，調壓管連接完畢后要在調壓氣室外安設水柱計，對調壓室與采空區(qū)之間的壓差進行測定。連通管閉區(qū)均壓實施后，使3101高抽巷密閉內外壓差逐漸平衡，同時也降低了3101進支架橫川的漏風壓差，達到了控制火區(qū)目的。3101高抽巷和進支架橫川密閉內CO下降明顯。特別是3101進支架橫川密閉內的CO濃度短期內由1.984%降至0.01%以下，目前仍呈下降趨勢。
?。?）開區(qū)均壓。一是優(yōu)化3101工作面通風系統(tǒng)，及時封閉3101回風巷，保證通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性；二是加大上順槽清淤力度，保證上順槽回風斷面，減小上下端頭壓差；三是工作面實施減風方案，即工作量由1 600 m3/min逐步降至800 m3/min，降低采空區(qū)內部壓差，減少采空區(qū)漏風量。
4 治理效果分析
?。?）通過密閉噴漿堵漏、均壓、注凝膠、復合膠、利用FSA、MAS、羅克休等新型防滅火材料對3101工作面發(fā)火隱患進行綜合治理后，工作面上塘口、上順槽、90#架后的CO于9月26日全部降為0，治理效果明顯。
?。?）工作面過斷層期間，斷層淋水及注漿水滲入上順槽造成上順槽淤煤積水嚴重，礦安排巷修隊原班在上順槽清淤，工作艱難，進展緩慢，目前上下端頭壓差仍較大，采空區(qū)防滅火工作面仍應重視。
